本公开涉及基于聚合物的可移除牙科器具诸如对准托盘。
背景技术：
正畸领域涉及重新定位患者的牙齿以改善功能和美学外观。正畸装置和治疗方法通常涉及施加力以将牙齿移动到适当的咬合构造或咬合。作为一个示例，正畸治疗涉及使用被称为托槽的开槽器具，该开槽器具固定到患者的前牙、尖牙和双尖牙。弓丝通常安置在每个托槽的狭槽中并且用作轨道来引导牙齿移动到期望的取向。弓丝的端部通常接纳在固定到患者的臼齿的被称作颊面管的器具中。此类牙科器具保持在患者口中，并且由正畸医生定期调节以检查该过程并保持对牙齿的适当力水平，直至实现正确对准。
正畸治疗还可涉及使用基于聚合物的牙齿对准托盘诸如透明托盘矫治器(cta)。例如，使用cta的正畸治疗包括形成具有联接一颗或多颗牙齿的壳体的托盘。每个壳体被构造成处于从牙齿的初始位置(例如错位咬合位置)变形的位置。cta的相应壳体的变形位置朝向牙齿的期望位置向相应牙齿施加力，该期望位置是在初始位置与由正畸治疗产生的最终位置之间的中间位置。
技术实现要素：
本公开描述了可移除牙科器具诸如矫治器托盘以及制造所述可移除牙科器具的方法，所述可移除牙科器具包括至少一个可弯曲翼片，所述至少一个可弯曲翼片与器具主体一体形成以从壳体的铰链轴延伸。所述至少一个可弯曲翼片被构造成当可移除牙科器具被患者佩戴时向牙齿施加力，以引起牙齿朝向期望位置移动。
在一些示例中，本公开描述了一种可移除牙科器具，该可移除牙科器具可以包括被构造成至少部分地围绕患者的多颗牙齿的器具主体。该器具主体限定：壳体，该壳体被构造成接纳处于初始位置的多颗牙齿中的牙齿；以及可弯曲翼片，该可弯曲翼片与器具主体一体形成以从壳体的铰链轴延伸。该可弯曲翼片被构造成当可移除牙科器具被患者佩戴时向牙齿施加力，以引起牙齿朝向期望位置移动。
在一些示例中，本公开描述了一种系统，该系统包括一组有序的可移除牙科器具，该组有序的可移除牙科器具被构造用于重新定位患者的一颗或多颗牙齿。该组可移除牙科器具中的每个可移除牙科器具包括器具主体，该器具主体被构造成至少部分地围绕患者的多颗牙齿。该器具主体限定：壳体，该壳体被构造成接纳处于初始位置的多颗牙齿中的牙齿；以及可弯曲翼片，该可弯曲翼片与器具主体一体形成以从壳体的铰链轴延伸。该可弯曲翼片被构造成当可移除牙科器具被患者佩戴时向牙齿施加力，以引起牙齿朝向期望位置移动。
在一些示例中，本公开描述了一种方法，该方法包括形成患者的牙科解剖结构的模型；以及基于该模型形成可移除牙科器具。可移除牙科器具包括器具主体，该器具主体被构造成至少部分地围绕患者的牙弓的多颗牙齿。该器具主体限定：壳体，该壳体被构造成接纳处于初始位置的多颗牙齿中的牙齿；以及可弯曲翼片，该可弯曲翼片与器具主体一体形成以从壳体的铰链轴延伸。该可弯曲翼片被构造成当可移除牙科器具被患者佩戴时向牙齿施加力，以引起牙齿朝向期望位置移动。
在一些示例中，本公开描述了一种方法，该方法包括通过计算装置接收患者的三维(3d)牙科解剖结构的数字表示，该牙科解剖结构提供患者的多颗牙齿的初始位置。该方法还包括通过计算装置确定可移除牙科器具的尺寸和形状。可移除牙科器具包括器具主体，该器具主体被构造成至少部分地围绕患者的牙弓的多颗牙齿。该器具主体限定：壳体，该壳体被构造成接纳处于初始位置的多颗牙齿中的牙齿；以及可弯曲翼片，该可弯曲翼片与器具主体一体形成以从壳体的铰链轴延伸。该可弯曲翼片被构造成当可移除牙科器具被患者佩戴时向牙齿施加力，以引起牙齿朝向期望位置移动。所述尺寸和形状被构造成，当可移除牙科器具被患者佩戴时，将患者的一颗或多颗牙齿从初始位置重新定位到期望位置。所述尺寸和形状包括壳体的位置、尺寸和形状；以及可弯曲翼片的位置、尺寸和形状。该方法还包括通过计算装置将可移除牙科器具的表示传输到计算机辅助的制造系统。
在一些示例中，本公开描述了存储计算机系统可执行指令的非暂态计算机可读存储介质，该计算机系统可执行指令在被执行时可将处理器配置为通过计算装置接收患者的三维(3d)牙科解剖结构的数字表示，该牙科解剖结构提供患者的多颗牙齿的初始位置。非暂态计算机可读存储介质还存储计算机系统可执行指令，该计算机系统可执行指令在被执行时将处理器配置为通过计算装置确定可移除牙科器具的尺寸和形状。可移除牙科器具包括器具主体，该器具主体被构造成至少部分地围绕患者的牙弓的多颗牙齿。该器具主体限定：壳体，该壳体被构造成接纳处于初始位置的多颗牙齿中的牙齿；以及可弯曲翼片，该可弯曲翼片与器具主体一体形成以从壳体的铰链轴延伸。该可弯曲翼片被构造成当可移除牙科器具被患者佩戴时向牙齿施加力，以引起牙齿朝向期望位置移动。所述尺寸和形状被构造成，当可移除牙科器具被患者佩戴时，将患者的一颗或多颗牙齿从初始位置重新定位到期望位置。所述尺寸和形状包括壳体的位置、尺寸和形状；以及可弯曲翼片的位置、尺寸和形状。非暂态计算机可读存储介质还存储计算机系统可执行指令，该计算机系统可执行指令在被执行时将处理器配置为通过计算装置将可移除牙科器具的表示传输到计算机辅助的制造系统。
本公开的一个或多个实施例的细节在附图和以下描述中进行阐述。从说明书和附图、以及从权利要求书中，本公开的其它特征、目标和优点将显而易见。
附图说明
图1a至图1e示出示例性可移除牙科器具的颊侧视图、斜视图和近中横剖视图，该可移除牙科器具包括壳体和被构造成向患者的牙齿施加力的可弯曲翼片。
图2示出示例性可移除牙科器具的舌侧视图，该可移除牙科器具包括多个壳体和被构造成向患者的牙齿施加力的可弯曲翼片。
图3a至图3c示出示例性可移除牙科器具的唇侧视图、舌侧视图和咬合视图，该可移除牙科器具包括壳体和被构造成向患者的牙齿施加力的多个可弯曲翼片。
图4示出示例性可移除牙科器具的舌侧视图，该可移除牙科器具包括多个壳体和被构造成向患者的牙齿施加力的多个可弯曲翼片。
图5示出示例性可移除牙科器具的舌侧视图，该可移除牙科器具包括壳体和被构造成向患者的牙齿施加力的两个可弯曲翼片。
图6示出示例性可移除牙科器具的舌侧视图，该可移除牙科器具包括壳体和被构造成向患者的牙齿施加力的四个可弯曲翼片。
图7a至图7f示出示例性可移除牙科器具的咬合视图、舌侧视图和远侧横剖视图，该可移除牙科器具包括壳体和被构造成向患者的牙齿施加力的四个可弯曲翼片。
图8示出示例性可移除牙科器具的颊面视图，该可移除牙科器具包括壳体和被构造成向患者的牙齿施加力的三个可弯曲翼片。
图9a和图9b示出示例性可移除牙科器具的颊面视图和咬合视图，该可移除牙科器具包括壳体和被构造成向患者的牙齿施加力的两个可弯曲翼片。
图10示出示例性可移除牙科器具的舌侧视图，该可移除牙科器具包括壳体和被构造成向患者的牙齿施加力的具有加强结构的可弯曲翼片。
图11示出示例性可移除牙科器具的舌侧视图，该可移除牙科器具包括壳体和被构造成向患者的牙齿施加力的具有加强结构的可弯曲翼片。
图12是示出示例性计算机环境的框图，在该示例性计算机环境中，诊所和制造设施在整个牙科器具制造过程中传送信息。
图13是示出生成数字牙科解剖结构数据的示例性过程的流程图。
图14是示出经由网络连接到制造设施以生成数字牙科解剖结构数据的客户端计算装置的示例的框图。
图15是示出用于构造可移除牙科器具的示例性计算机辅助的制造系统的框图。
图16是示出在制造设施处开展的用于构造一组可移除牙科器具的过程的流程图。
图17是示出使用一组有序的可移除牙科器具进行的治疗的逐次迭代的流程图。
图18a和图18b示出包括多个壳体和多个可弯曲翼片的可移除牙科器具的建模的可弯曲翼片的方向变形图和等效应力图。
图19示出包括多个壳体和多个可弯曲翼片的可移除牙科器具的建模的可弯曲翼片的变形距离-力图。
具体实施方式
本公开描述了可移除牙科器具，所述可移除牙科器具包括至少一个可弯曲翼片，所述至少一个可弯曲翼片与器具主体一体形成以从壳体的铰链轴延伸。用可移除牙科器具的正畸治疗包括使用至少一个可弯曲翼片，以允许更好地控制施加到患者牙齿上的力矢量。当可移除牙科器具被患者佩戴时，可弯曲翼片向牙齿施加力以引起牙齿朝向期望位置移动。例如，可弯曲翼片的静止位置可内凸到由牙齿的期望位置限定的空间中。壳体可以包括表面，该表面限定位于壳体内部并且被成形为在期望位置接纳牙齿的空隙。在使用可移除牙科器具时，可弯曲翼片被牙齿移位到变形位置以产生力，而周围的壳体保持基本上未变形。变形的可弯曲翼片将力施加到牙齿的与空隙相反的一侧，以引起牙齿朝向空隙移动。以此方式，包括可弯曲翼片的可移除牙科器具可被构造成将变形集中在可弯曲翼片中。
通过将变形集中在可弯曲翼片中，壳体可以保持与牙齿更高程度的接合。例如，当可移除牙科器具处于变形状态(例如，被患者佩戴)时，与不具有可弯曲翼片的可移除牙科器具相比，壳体可具有与相应牙齿的更多接触点、在相应牙齿上的更大接触表面积等。以此方式，可移除牙科器具可改善牙齿在壳体中的接合，将变形集中在可弯曲翼片中，或两者。通过将力产生构件(例如，可弯曲翼片)和接合构件(例如，壳体)分开，可移除牙科器具允许更大程度地控制施加到患者牙齿上的力。相比之下，对于不包括至少一个可弯曲翼片或其他类似特征的可移除牙科器具，器具主体既与相应牙齿接合，并且也在正畸治疗过程中产生移动牙齿所需的力。牙齿的接合程度(例如，壳体/牙齿接触的数量和位置)影响对施加到牙齿的力的控制。
可弯曲翼片被构造成控制施加到相应牙齿上的力的量值、方向和表现长度。例如，可弯曲翼片的位置、形状和尺寸中的至少一者可以在相应牙齿上产生期望的力矢量。该力矢量可以以一定的方向和量值施加到牙齿，在没有可弯曲翼片的情况下不可能以该方向或量值施加到牙齿。与依赖于器具的壳体的变形来表现力的可移除牙科器具相比，可弯曲翼片还允许在更大的距离上表现力。例如，可弯曲翼片的静止位置可以延伸到在牙齿的期望位置由牙齿所限定的空间中，使得当牙齿移动到被成形为在期望位置接纳牙齿的空隙中时，可弯曲翼片继续表现足以引起齿槽骨重塑的力。以此方式，该可移除牙科器具可改善对力矢量方向、量值或表现长度中的至少一者的控制，以与其他正畸治疗相比实现下列各项中的至少一项：在没有所述可弯曲翼片的情况下可能不可能的期望的牙齿移动、在缩短的治疗时间内的期望的牙齿移动、在一组可移除牙科器具中具有较少可移除牙科器具进展的期望的牙齿等。
图1a至图1e示出示例性可移除牙科器具100的一部分的颊侧视图、斜颊侧视图和近中横剖视图，该可移除牙科器具包括多个壳体104a-104d(统称为“壳体104”)，以及被构造成向患者的牙齿103c施加力107c的可弯曲翼片108c。可移除牙科器具100包括器具主体102，该器具主体被构造成至少部分地围绕患者的下颌弓101的多颗牙齿103a-103d(统称为“牙齿103”)。器具主体102包括壳体104和可弯曲翼片108c。壳体104可被构造成接纳牙齿103。可弯曲翼片108c可被构造成当可移除牙科器具100被患者佩戴时向牙齿103c施加力107c，以引起牙齿103c朝向期望位置移动，例如，牙齿103c的初始位置与正畸治疗之后的最终位置之间的中间位置。在一些示例中，可弯曲翼片108c可被构造成向牙齿103c上的附接件施加力107c，以引起牙齿103c朝向期望位置移动。该附接件可以包括自然底切，例如，尖头顶端、颈部轮廓等、人工底切、突出部、旋钮、柄部等。通过经由可弯曲翼片108c向牙齿103c施加力107c，可移除牙科器具100可以改善对力矢量方向、量值或表现长度中的至少一者的控制，以与其他正畸治疗相比实现下列各项中的至少一项：在没有可弯曲翼片108c的情况下可能不可能的期望的牙齿移动、在缩短的治疗时间内的期望的牙齿移动、在一组可移除牙科器具中具有较少可移除牙科器具进展的期望的牙齿移动等。
为了说明的目的，在图1a至图1e中仅示出牙齿103、壳体104和可弯曲翼片108c，但器具主体102可以包括被构造成至少部分地围绕任何数量的牙齿103的任何数量的壳体104和任何数量的可弯曲翼片108。例如，牙弓101上的牙齿103的数量可以是十四颗、少于十四颗(例如，一颗或多颗牙齿被拔出的患者)或多于十四颗(例如，具有智齿或多牙症的患者)。壳体104的数量可以是十四个、少于十四个(例如，被构造成围绕多于一颗牙齿的至少一个壳体)或多于十四个(例如，被构造成围绕一颗牙齿的多于一个的壳体部分)。
器具主体102被构造成至少部分地围绕上颌牙弓的牙齿103，或者如图1a至图1e中所示，患者的下颌牙弓101。例如，器具主体102可以围绕牙齿103的颊侧表面、舌侧表面和咬合面中的至少一个，与患者的齿龈的一部分重叠，等等。在一些示例中，器具主体102可围绕不同牙齿103的不同部分。
器具主体102包括壳体104。在一些示例中，器具主体102可以包括用于牙齿103的每个相应牙齿的壳体104的相应壳体。在其他示例中，器具主体102可以包括比牙齿103少的壳体，例如，壳体可接纳多于一颗牙齿，或者多颗牙齿103可不被器具主体102围绕。在其他示例中，器具主体102可以包括比牙齿103更多的壳体104，例如，两个或更多个壳体104可围绕牙齿103的至少一颗牙齿的至少一部分。壳体104的每个相应壳体可被成形为接纳牙齿103中的至少一个相应的牙齿。在一些示例中，壳体104可以围绕牙齿103的颊侧部分、舌侧部分和咬合部分。在其他示例中，壳体104可围绕牙齿103的较少部分，例如仅牙齿103的颊侧部分和舌侧部分，或者仅颊侧部分和舌侧部分之一。例如，壳体104a、104b、104c和104d可被成形为分别围绕牙齿103a、103b、103c和103d的舌侧部分、咬合部分和颊侧部分。
在一些示例中，相应壳体可以不包括可弯曲翼片(例如，壳体104a、104b和104d)。在一些示例中，相应壳体可以通过相应壳体的变形将力施加到相应的接纳的牙齿。例如，当由患者佩戴时，壳体104a、104b和104d可能会变形。当相应壳体朝向未变形的构型移动时，该变形可产生恢复力。可以经由相应壳体和相应牙齿之间的一个或多个接触点来将恢复力传递到相应牙齿。以这种方式，可移除牙科器具100可以将包括可弯曲翼片的一些壳体104与变形以将牙齿103移动到牙齿103的期望位置的一些壳体104结合。在其他示例中，相应壳体可被构造成足够坚硬以便不变形。不变形的相应壳体可以为相邻的壳体(例如包括可弯曲翼片的壳体)提供锚固。选择哪些壳体104包括可弯曲翼片可取决于施加在相应牙齿103上的力、相应的齿103的移动或两者。例如，当相应壳体的变形不妨碍要施加在相邻牙齿上的力或相邻牙齿103的移动时，相应壳体可以不包括可弯曲翼片。相反，当相应壳体的变形确实妨碍了要施加在相邻牙齿上的力或相邻牙齿103的移动时，相应壳体可以包括可弯曲翼片以减小相应壳体的变形。
在一些示例中，器具主体102可以包括一个或多个锚固壳体，所述一个或多个锚固壳体被构造成接纳一颗或多颗锚固牙齿。在一些示例中，锚固牙齿可以包括一颗或多颗磨牙、前磨牙或两者。在其他示例中，锚固牙齿可以包括一颗或多颗前牙，或一颗或多颗前牙和后牙的组合。锚固壳体可被构造成允许器具主体102变形以产生足以移动选定牙齿的力(例如，足以引起齿槽骨重塑的力)，而不会产生足以移动相应锚固牙齿的力。
壳体104c可被成形为在牙齿103c的初始位置接合牙齿103c。为了接合牙齿103c的初始位置，壳体104c的内表面可以接触牙齿103c的至少一个选定位置、选定表面区域或两者。例如，如图1c所示，壳体104c的表面111c可以接触处于初始位置的牙齿103c的咬合面和舌侧表面的至少一部分。接触的位置、接触的表面积或两者均可影响可弯曲翼片108c施加到牙齿103c的力107c、牙齿103c的所产生的移动或两者。
壳体104c也可被成形为在牙齿103c的期望位置接纳牙齿103c。牙齿103c的期望位置可以是在力107c已经施加在牙齿103c上以将牙齿103c移动到壳体104c中可能的程度之后的位置。例如，表面111c可以限定壳体104c内部的空隙110c。如图1c所示，空隙110c包括楔形的空隙，该空隙在牙齿103c的齿龈边缘附近具有最大深度，该深度在牙齿103c的切缘处逐渐减小到旋转轴116c附近的最小值。当牙齿103c朝向由表面111c限定的期望位置移动时，空隙110c的楔形形状可以与牙齿103c的路径一致。牙齿103c可穿过空隙110c朝向期望位置移动，直至牙齿103c接触表面111c。以这种方式，表面111c可以防止牙齿103c移动超出期望位置。
可移除牙科器具100包括至少一个可弯曲翼片108c。通常，可以在任何数量的壳体104上定位任何数量的可弯曲翼片。可弯曲翼片108c可以与器具主体102的壳体104c一体形成以从铰链轴110c延伸。铰链轴110c可沿壳体104c的切缘在近中-远中方向上延伸。一般来讲，相应的可弯曲翼片可以从沿相应壳体的任何部分延伸的相应铰链轴在任何方向上延伸。通过选择相应铰链轴的长度和方向，可移除牙科器具100可被构造成经由相应的可弯曲翼片向相应牙齿的任何部分施加相应的力。
如图1a至图1e所示，可弯曲翼片108c从器具主体102的颊侧表面上的铰链轴110c延伸，并且被定位在可移除牙科器具100的颊侧面。可弯曲翼片108c可被构造成将力107c施加到牙齿103c的颊侧表面。例如，可弯曲翼片108c的静止位置可以在牙齿103c的期望位置处内凸到由牙齿103c限定的空间中，使得当可移除牙科器具100被患者佩戴时，牙齿103c的初始位置可以引起可弯曲翼片108c的变形。可弯曲翼片108c的变形可产生力107c，例如当可弯曲翼片108c朝向未变形构型移动时产生恢复力。可以选择可弯曲翼片108c的静止位置以减少当可移除牙科器具100装配到牙齿上时与牙齿103c的切缘的冲突。附加地或另选地，可弯曲翼片108c可以包括在可弯曲翼片108c的齿龈部分附近的倾斜表面，使得当可移除牙科器具100装配到牙齿上时，该倾斜的表面使可弯曲翼片108c偏斜或以其他方式减少与牙齿103c的切缘的冲突。
响应于力107c，牙齿103c可穿过空隙110c朝向期望位置移动，直至牙齿103c接触表面111c。在一些示例中，如果牙齿103c的仅一部分接触表面111c，而在其他地方保留有间隙，则可以在接触点和力107c之间形成力偶。所产生的力偶可引起牙齿103c移动，例如“行走”到与表面111c更大对准的位置。例如，牙齿103c可以在交替平移和旋转的阶段中移动，直至牙齿103c被接纳到与表面111c基本上一致的位置。在一些示例中，表面111c可以定位在牙齿103c的期望位置之外，以补偿牙齿103c朝向牙齿103c的中间位置或初始位置返回的复发。以这种方式，选择壳体104c和内表面的形状可以使得能够控制力的位置以及牙齿103c的所产生的移动。对于壳体104a、104b和104d，类似的效果也是可能的。
力107c可以通过可弯曲翼片108c与牙齿103c的一个或多个接触点从可弯曲翼片108c传递至牙齿103c。例如，可弯曲翼片108c的内部表面可以接触至少一部分牙齿103c。在一些示例中，可弯曲翼片108c的内部表面可被成形为在牙齿103c的期望位置与牙齿103c的形状相符，使得随着牙齿103c朝向期望位置移动，可弯曲翼片108c与牙齿103c之间的接触增加。在其他示例中，可弯曲翼片108c可以包括在可弯曲翼片108c的内部表面上的至少一个突出部。突出部可以被定位或成形为将力107c传递到牙齿103c的至少一个选定部分。例如，可弯曲翼片108c可以在可弯曲翼片108c的齿龈部分附近包括至少一个突出部，使得力107c到牙齿103c的力传递集中在齿龈边缘附近。通过将力集中在齿龈边缘附近的传递，可弯曲翼片108c可以更有效地引起牙齿103c的扭转或牙根倾斜。以这种方式，相应可弯曲翼片上的突出部可用于控制相应力的传递，以实现或提高牙齿移动(例如平移、旋转、倾斜、扭转、外凸、内凸或组合)的有效性。
在一些示例中，如图1c所示，当可移除牙科器具100被患者佩戴时，旋转轴116c可以通过器具主体102基本上固定或锚固到牙齿解剖结构的其他部分，例如牙齿103a、103b和103d。通过可弯曲翼片108c将力107c施加到牙齿103c的靠近齿龈边缘的部分可以与旋转轴116c形成力偶。联接可以包括两个相距一定距离的反向力。例如，当力107c以阻力中心位于牙齿103c的牙根的中心附近的方式移动牙齿103c时，壳体104c的固定旋转轴116c可以向牙齿103c的切缘施加第二反向力。通过与旋转轴116c形成力偶，力107c可导致牙齿103c朝向空隙110c的旋转118c，例如，牙根倾斜或扭转移动。以此方式，壳体104c的表面111c的接触位置、接触表面积或两者可影响施加到牙齿103c的力107c、牙齿103c的所产生的移动或两者。
器具主体102限定翼片边界区域109c。翼片边界区域109c可以从围绕可弯曲翼片108c的第一端点114c延伸到第二端点112c。翼片边界区域109c包括与器具主体102的周围部分相比减小的剪切应力和拉伸应力的区域。例如，翼片边界区域109c的至少一部分可以包括器具主体102中的切口或狭缝。从翼片边界区域109c去除材料可以有效地消除翼片边界区域109c中的剪切应力和拉伸应力。附加地或另选地，翼片边界区域109c的至少一部分可以包括弹性体聚合物或弹性模量低于器具主体102的材料、器具主体102的弧形位移、器具主体102的厚度减小的区域，等等，以与周围的器具主体102相比增加了翼片区域109c的柔韧性。以此方式，翼片边界区域109c可以允许可弯曲翼片108c在舌侧-颊侧方向上偏转。在翼片边界区域109c包括弹性体材料的示例中，可以选择弹性体材料以允许可弯曲翼片108c在颊侧-舌侧方向上偏转，覆盖翼片边界区域109c的至少一部分，以减少食物颗粒或菌斑在翼片边界区域109c或器具主体102的其他部分或两者中的累积。在翼片边界区域109c包括器具主体102的弧形位移的示例中，该弧形位移可以包括例如围绕翼片边界区域109c的至少一部分延伸的弹簧波纹管(例如，材料带)或联接到壳体和可弯曲翼片的至少一个跳线(例如，材料棒)。弧形位移在与相切于翼片边界区域109c的平面和壳体104c的表面两者垂直的平面中具有弧形、正弦曲线形、锯齿形或其他折叠横截面。弧形位移可以由与壳体104c相同的材料制成。该弧形位移可以与壳体104c一体形成。弧形位移可以比壳体104c更薄，以允许弹簧波纹管或至少一个跳线的更大的柔韧性。弧半径或弧形位移的波幅可以与距铰链轴的距离成比例，以允许可弯曲翼片108c的悬臂运动。在翼片边界区域109c包括器具主体102的弧形位移的一些示例中，壳体104c可以沿着铰链轴110c更薄甚至不存在。沿着铰链轴110c的较薄或不存在的材料可以减轻可弯曲翼片108c中的弯曲应力。在翼片边界区域109c包括器具主体102的弧形位移的一些示例中，器具主体102的弧形位移可产生力107c的至少一部分，可弯曲翼片108c可以在变形部分中保持相对不弯曲，或两者。当可移除牙科器具被患者佩戴或被装配到牙齿上时，器具主体102的弧形位移可以实现以下至少一项：使得可弯曲翼片108c与牙齿103c的表面接触增加；减少食物颗粒或菌斑在翼片边界区域109c或器具主体102的其他部分中的累积；以及减少可弯曲翼片108c与患者的牙齿解剖结构之间的冲突。当将可移除牙科器具100装配到牙齿103上或从该牙齿上移除时，随着可弯曲翼片108c变形以容纳牙齿103c，可弯曲翼片108c可以在舌侧-颊侧方向上偏转。偏转可以在第一端点112c和第二端点114c附近引起应力。为了减小由可弯曲翼片108c的挠曲引起的应力，第一端点112c和第二端点114c可以限定应力集中减小区域。例如，第一端点114c和第二端点112c可以限定直接邻近翼片边界区域的圆形孔。圆形应力集中减小区域可以包括的直径至少大于从可弯曲翼片108c延伸到壳体104c的翼片边界区域109c的宽度。当可弯曲翼片108c偏转时，第一端点和第二端点处的应力可以分布在圆形应力集中减小区域周围，以减小应力的局部集中，否则应力的集中可能撕裂器具主体102或引起器具主体102的磨损。降低局部应力集中可以减少第一端点和第二端点上的磨损并增加可移除牙科器具100的使用寿命。
通过允许可弯曲翼片在舌侧方向上偏转，可弯曲翼片108c可被构造成向牙齿103c的与空隙110c相反的一侧施加力107c，以引起牙齿103c朝向空隙110c移动。例如，可弯曲翼片108c可被构造成当可弯曲翼片处于静止位置时内凸到由牙齿103c的期望位置限定的空间中。在一些示例中，牙齿103c的期望位置是在牙齿103c接触限定壳体104c内部的空腔110c的器具主体102的表面的至少一部分之后的位置。如图1e所示，可弯曲翼片108c内凸到由牙齿103c限定的空间中。通过在期望位置内凸到由牙齿103c限定的空间中，可弯曲翼片108c可以通过牙齿103c移动到空隙110c中而将力107c施加到牙齿103c。例如，如图1c中所见，当牙齿103c处于初始位置时，可弯曲翼片108c可以将力107c施加至牙齿103c。如图1d中所见，当牙齿103c处于期望位置时，可弯曲翼片108c将力107c施加至牙齿103c。当牙齿103c处于期望位置时，力107c可以大于引起齿槽骨重塑的最小力。以这种方式，可移除牙科器具100可实现将牙齿103c完全挤压穿过空隙110c，到达与表面111基本上一致的位置。
在一些示例中，器具主体102可以包括与患者的齿龈的至少一部分(例如，齿龈边缘)重叠的齿龈区域106a、106b、106c和106d(统称为“齿龈区域106”)。例如，齿龈区域可以围绕壳体104的齿龈部分延伸，其中牙齿103与齿龈相遇。齿龈区域106可被构造成将齿龈、牙槽突或两者的至少一部分用于锚固。例如，当由患者佩戴时，齿龈区域106可以至少部分地接触齿龈以获得由间接与牙槽突接合而不会妨碍牙齿103的活动性的齿龈区域106所提供的附加支撑。附加地或另选地，通过增加具有齿龈区域106的外壳104的范围，可将更大的力施加到牙齿103的选定牙齿，同时使用更刚性的牙槽突而非相邻牙齿作为锚固件。这样，齿龈区域106可以允许更好地控制相对于固定参考的牙齿移动(牙槽突)，而不会引起相邻牙齿的不期望的反作用移动。在一些示例中，器具主体102可以排除齿龈区域106。
在一些示例中，器具主体102可以包括单一材料，例如单一均匀的材料。单一材料可以包括单一聚合物或一种或多种聚合物的均质混合物。例如，可移除牙科器具100可以由单一连续的3d打印或热成形的部件组成。在其他示例中，器具主体102可以包括多层材料。多层材料可使器具主体102的一个或多个部分能够由具有不同弹性模量的多个层形成，以使得能够选择可弯曲翼片108c的力特性、位移特性或两者。多层材料可以包括多层的单种材料例如单种聚合物，或多层的多种材料例如两种或更多种聚合物、聚合物和另一种材料。例如，可移除牙科器具100可以由多层3d打印或热成形的部件组成。合适的聚合物可以包括但不限于：(甲基)丙烯酸酯合物；环氧树脂、有机硅；聚酯；聚氨酯；聚碳酸酯；巯基-乙烯基聚合物；丙烯酸酯聚合物，诸如氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯聚合物、聚环氧烷二(甲基)丙烯酸酯、烷烃二醇二(甲基)丙烯酸酯、脂族(甲基)丙烯酸酯、硅氧烷(甲基)丙烯酸酯；聚对苯二甲酸乙二醇酯基聚合物，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(petg)；聚丙烯；乙烯-乙酸乙烯酯；等等。器具主体102的厚度可以在约0.10毫米和约2.0毫米之间的范围内，诸如在约0.2毫米和约1.0毫米之间，或在约0.3毫米和约0.75毫米之间。在相同或不同的示例中，可移除牙科器具100可以在器具主体102的边缘上和其他空间上包括倒角或圆角。此类倒角或圆角可改善患者舒适性并降低可移除牙科器具100的可视性。在相同或不同的示例中，可移除牙科器具100可以包括至少一个加强结构，以增加器具主体102的区域(例如，可弯曲翼片108c)的刚度，从而增加器具主体102的区域(例如，铰链轴110c)的强度。
在一些示例中，可移除牙科器具100可以包括金属部件，该金属部件被构造成增强由可移除牙科器具100施加到所围绕的牙齿的一颗或多颗上的力。例如，金属部件可以包括延伸穿过器具主体102的至少一部分，例如可弯曲翼片108c的线或带。在一些示例中，可移除牙科器具100可以包括一个或多个其他金属部件，诸如金属咬合部件，其中需要较大的耐久性来克服高压力咬合接触(诸如由咬牙或咀嚼引起)的应力。在一些示例中，可移除牙科器具100可包括用于连接到植入患者体内的锚固装置(例如，临时锚固装置或微型螺钉)的卡扣件。例如，卡扣件可被定位在锚固壳体上以连接至锚固牙齿上的锚固装置。这样，此类可移除牙科器具100可提供金属和塑料的混合构造。虽然塑料部件可大体上是透明的以便降低可视性，但金属部件可以包括镀层或其他着色层以降低可移除牙科器具100在被患者佩戴时的可视性。例如，当佩戴时定位在患者牙齿103附近的金属部件可以包括白色涂层或镀层，例如铑、银、白色阳极氧化钛、特氟隆、ptfe等，或者由白色金属(例如铑、银、白色阳极氧化钛等)形成。定位在别处的金属部件可被着色以大体上匹配患者口内的组织颜色。
通常，相应的可弯曲翼片可以与相应壳体一体形成在相应器具主体的舌侧、颊侧或咬合面中的任何一个上。图2示出示例性可移除牙科器具200的一部分的舌侧视图，该可移除牙科器具包括多个壳体(其中一个壳体在图2中标记为壳体204)，以及被构造成向患者的牙齿203的舌侧表面施加力207的可弯曲翼片208。除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具200可以与图1a至图1e的可移除牙科器具100相同或基本上相似。类似于可移除牙科器具100，可移除牙科器具200可以包括被构造成至少部分地围绕患者的下颌弓201的多颗牙齿的器具主体202。器具主体202限定壳体204，该壳体被成形为在牙齿203的初始位置接合牙齿203，并且还在期望位置接纳牙齿203。可弯曲翼片208与器具主体202一体形成以从壳体204的铰链轴210延伸。器具主体202还限定具有第一端点212和第二端点214的翼片边界区域209。类似于器具主体102，器具主体202可以包括或可以不包括齿龈区域。
在图2的示例中，可弯曲翼片208被定位在器具主体202的舌侧面，并且被构造成将力207施加到牙齿203的舌侧表面。例如，可弯曲翼片208的静止位置在牙齿203的期望位置内凸到由牙齿203限定的空间中。当可移除牙科器具200被患者佩戴时，牙齿203的初始位置引起可弯曲翼片208的变形。可弯曲翼片208的变形产生力207。力207通过可弯曲翼片208与牙齿203的一个或多个接触点(例如可弯曲翼片208的表面或可弯曲翼片208的突出部)从可弯曲翼片208传递到牙齿203。如图2中所见，可弯曲翼片208被定位且成形为将力207集中在牙齿203的切缘附近。通过将力207集中在牙齿203的切缘附近，可弯曲翼片208导致牙齿203围绕旋转轴216在旋转方向218上扭转。尽管未在图2中示出，壳体204的表面可以限定壳体204内部的空隙。当牙齿203绕旋转轴216旋转时，牙齿203移动到空隙中，并且牙齿203的颊侧表面可接触壳体204的表面。
在一些示例中，多个可弯曲翼片可以与相应壳体一体形成在器具主体的相对侧上。图3a至图3c示出示例性可移除牙科器具300的唇侧视图、舌侧视图和咬合视图，该可移除牙科器具包括多个壳体(其中一个壳体在图3中被标记为壳体304)，以及被构造成向患者的牙齿303施加相应的力307a和307b(统称为“力307”)的可弯曲翼片308a和308b(统称为“可弯曲翼片308”)。除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具300可以与可移除牙科器具100和200相同或基本上相似。例如，类似于可移除牙科器具100，可移除牙科器具300可以包括被构造成至少部分地围绕患者的下颌弓301的多颗牙齿(其中一个在图3中被标记为牙齿303)的器具主体302。类似于器具主体102，器具主体302可以包括或可以不包括齿龈区域。壳体304可被成形为在牙齿303的初始位置接合牙齿303，并且在牙齿303的期望位置接纳牙齿303。器具主体302可以限定具有第一端点312a和第二端点314a的翼片边界区域309a。可弯曲翼片308a可与器具主体302一体形成以从壳体304的铰链轴310a延伸。
与可移除牙科器具100和200相比，可移除牙科器具300另外包括第二可弯曲翼片308b。类似于可弯曲翼片308a，可弯曲翼片308b可以与器具主体302一体形成以从壳体304的铰链轴310b延伸，其中器具主体302限定具有第一端点312b和第二端点314b的翼片边界区域309b。如图3c中所见，可弯曲翼片308a被定位在可移除牙科器具300的颊侧面，而可弯曲翼片308b被定位在可移除牙科器具300的舌侧面。可弯曲翼片308a可被构造成向牙齿303的颊侧表面施加力307a。可弯曲翼片308b可被构造成将力307b施加到牙齿303的舌侧表面。如图3a和图3b中所见，力307a和307b可以相对于水平面在牙齿303的大约相同高度处居中。在其他示例中，力307a和307b可以在牙齿303的不同高度处居中。
可弯曲翼片308a和308b可以被定位成形成力偶。例如，力307a可与力307b基本上反向并且隔开一距离。力307a和307b的力偶可导致牙齿303围绕大约在牙齿303中居中并在咬合-齿龈方向上延伸的轴线316旋转。尽管在图3a至图3c中未示出，壳体304的表面可以限定壳体304内部的空隙，并且该空隙被成形为在牙齿303的期望位置接纳牙齿303。例如，可弯曲翼片308a可被构造成向牙齿303的与空隙相反的颊侧-远中表面施加力307a，以引起牙齿303朝向空隙移动。类似地，壳体304的表面可以限定壳体304内部的第二空隙，并且该第二空隙被成形为在牙齿303的期望位置接纳牙齿303。例如，可弯曲翼片308b可被构造成向与第二空隙相反的牙齿303的舌侧-近中表面施加力307b，以引起牙齿303朝向第二空隙移动。以这种方式，可弯曲翼片308和壳体304可以一体形成，以引起牙齿303朝向牙齿303的期望位置移动。
在一些示例中，多个可弯曲翼片可以与在器具主体的同一侧上的相应壳体一体形成。图4示出示例性可移除牙科器具400的舌侧视图，该可移除牙科器具包括多个壳体404a-404d(统称为“壳体404”)，以及被构造成将相应的力407d和417d施加到患者的牙齿403d的多个可弯曲翼片408d和418d。除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具400可以与可移除牙科器具100、200和300相同或基本上相似。例如，类似于可移除牙科器具100，可移除牙科器具400可以包括被构造成至少部分地围绕患者的下颌弓401的多颗牙齿403a、403b、403c和403d(统称为"牙齿403")的器具主体402。类似于器具主体102，器具主体402可以包括或可以不包括齿龈区域406a-406d。壳体404d可被成形为在牙齿403d的初始位置接合牙齿403d，并且在牙齿403d的期望位置接纳牙齿403d。器具主体402可以限定具有第一端点412d和第二端点414d的翼片边界区域409d。可弯曲翼片408d可与器具主体402一体形成以从壳体404d的铰链轴410d延伸。另外，类似于可移除牙科器具300，可移除牙科器具400可以包括与器具主体402一体形成以从壳体404d的铰链轴420d延伸的第二可弯曲翼片418d，其中器具主体402限定具有第一端点422d和第二端点424d的翼片边界区域419d。
如图4中所见，可弯曲翼片408d和418d被定位在可移除牙科器具400的舌侧面。可弯曲翼片408d可被构造成将力407d施加到牙齿403d的切缘附近的舌侧表面。而可弯曲翼片418d可被构造成将力417d施加到牙齿403d的齿龈边缘附近的舌侧表面。力407d和417d可以集中在牙齿403d的中心(例如，在牙齿403d的近中-远中方向上延伸的轴线的中心)附近。在其他示例中，力407d和417d可以集中在牙齿403d上的不同位置处。
力407d和417d可具有相似或相异的量值。在力407d和417d的量值相似的示例中，牙齿403d可以在颊侧方向上平移。在力407d和417d的量值相异的示例中，牙齿403d可以在颊侧方向上平移并倾斜。例如，如果力407d的量值大于力417d的量值，则牙齿403d可以在颊侧方向上平移，其中在颊侧方向上具有咬合倾斜。在一些示例中，例如，通过考虑牙齿403d的阻力中心，可以使用不同的力407d和417d来减小合力在牙齿403d上的力矩。以此方式，可弯曲翼片408d和418d可被构造成导致牙齿403d的线性平移。
在一些示例中，与在器具主体的同一侧上的相应壳体一体形成的多个可弯曲翼片被构造成集中相应的多个力。例如，图5示出示例性可移除牙科器具500的舌侧视图，该可移除牙科器具包括多个壳体(其中一个壳体在图5中被标记为壳体504)，以及被构造成向患者的牙齿503施加相应的力507a和507b的多个可弯曲翼片508a和508b。
除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具500可以与可移除牙科器具100、200、300和400相同或基本上相似。例如，类似于可移除牙科器具100，可移除牙科器具500可以包括被构造成至少部分地围绕患者的下颌弓501的多颗牙齿(包括牙齿503)的器具主体502。器具主体502可以包括或可以不包括齿龈区域。壳体504可被成形为在牙齿503的初始位置接合牙齿503，并且在牙齿503的期望位置接纳牙齿503。器具主体502可以限定具有第一端点512a和第二端点514a的翼片边界区域509a。可弯曲翼片508a可与器具主体502一体形成以从壳体504的铰链轴510a延伸。另外，类似于可移除牙科器具400，可移除牙科器具500可以包括与器具主体502一体形成以从壳体504的铰链轴510b延伸的第二可弯曲翼片508b，其中器具主体502限定具有第一端点512b和第二端点514b的翼片边界区域509b。可弯曲翼片508a和508b可以定位在可移除牙科器具500的舌侧面。
如图5中所见，可弯曲翼片508a和508b可以被构造成分别向牙齿503的中心附近的舌侧表面施加力507a和507b。力507a和507b可以集中在牙齿503的中心(例如，近中-远中轴线的中心)附近。在其他示例中，力507a和507b可以沿近中-远中轴线集中在牙齿503上的不同位置。通过将力507a和507b都集中在牙齿503的同一部分上，与使用单个可弯曲翼片能够实现的力的量值相比，可移除牙科器具500可将更大量值的力传递至牙齿503的该部分。以此方式，与没有可弯曲翼片508a和508b的牙科器具相比，可移除牙科器具500可以在较短的持续时间内实现牙齿503的移动。
在一些示例中，多个可弯曲翼片可以包括四个或更多个可弯曲翼片，所述四个或更多个可弯曲翼片与相应壳体一体形成在器具主体的同一侧上。所述多个可弯曲翼片可被构造成将相应的多个力集中在相应牙齿上的一个或多个位置。例如，图6示出示例性可移除牙科器具600的舌侧视图，该可移除牙科器具包括多个壳体(其中一个壳体在图6中被标记为壳体604)，以及被构造成向患者的牙齿603施加力607a、607b、607c和607d的多个可弯曲翼片608a、608b、608c和608d。
除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具600可以与可移除牙科器具100、200、300、400和500相同或基本上相似。例如，类似于可移除牙科器具100，可移除牙科器具600可以包括被构造成至少部分地围绕患者的下颌弓601的多颗牙齿(包括牙齿603)的器具主体602。器具主体602可以包括或可以不包括齿龈区域。壳体604可被成形为在牙齿603的初始位置接合牙齿603，并且在牙齿603的期望位置接纳牙齿603。器具主体602可以限定具有第一端点612a和第二端点614a的翼片边界区域609a。可弯曲翼片608a可与器具主体602一体形成以从壳体604的铰链轴610a延伸。另外，类似于可移除牙科器具500，可移除牙科器具600可以包括与器具主体602一体形成以从壳体604的铰链轴610b延伸的第二可弯曲翼片608b，其中器具主体602限定具有第一端点612b并且具有与可弯曲翼片608a相同的第二端点612a的翼片边界区域609b。
与可移除牙科器具500相比，可移除牙科器具600还可以包括第三可弯曲翼片608c和第四可弯曲翼片608d。可弯曲翼片608a、608b、608c和608d(统称为“可弯曲翼片608”)可以定位在可移除牙科器具600的舌侧面。如图6中所见，可弯曲翼片608可被构造成将力607a、607b、607c和607d(统称为“力607”)施加到牙齿603的中心附近的舌侧表面。力607可以居中于牙齿603的中心(例如，牙齿603的沿着横跨603的近中-远中的中心)附近。在其他示例中，力607可集中在牙齿603上的不同位置处。例如，可弯曲翼片608的相应可弯曲翼片可被构造成在可弯曲翼片608的相应可弯曲翼片上的任何位置处施加相应的力607。通过将力607集中在牙齿603的相同部分上，与使用一个或两个可弯曲翼片能够实现的力的量值相比，可移除牙科器具600可将更大量值的力传递至牙齿603的该部分。
通过将更大量值的力传递到牙齿603，与较少的可弯曲翼片相比，可弯曲翼片608可以在较短的持续时间内引起牙齿603的移动。例如，与没有可弯曲翼片608的其他牙科器具相比，可弯曲翼片608可以在减少的时间内使牙齿603在颊侧方向上平移。在其他示例中，可弯曲翼片608可被构造成产生其他牙齿移动或牙齿移动的组合，例如旋转、平移、倾斜、扭转、外凸和内凸中的至少一种。另选地或附加地，施加到牙齿603上的更大量值的力可以使可移除牙科器具600引起在可弯曲翼片较少时可能无法实现的牙齿603的移动，例如，前磨牙的平移。这样，与不具有可弯曲翼片608的牙科器具相比，可移除牙科器具600可实现需要向牙齿603施加相对较大量值的力的牙齿603的移动、在较短持续时间内的牙齿603的移动、或两者。
在一些示例中，一个或多个可弯曲翼片与相应壳体一体形成并且被构造成引起相应牙齿的内凸。例如，图7a至图7f示出示例性可移除牙科器具700的咬合视图、舌侧视图和远侧横剖视图，该可移除牙科器具包括多个壳体(其中一个壳体在图7中被标记为壳体704)，以及被构造成将相应的力707a、707b、707c和707d(统称为“力707”)施加到患者的牙齿703的多个可弯曲翼片708a、708b、708c和708d(统称为“可弯曲翼片708”)。图7a示出围绕牙齿703的可移除牙科器具700的一部分的咬合视图，其中牙齿703处于初始位置，例如错位咬合位置。图7b示出围绕牙齿703的可移除牙科器具700的一部分的咬合视图，其中牙齿703处于期望位置，例如，正畸治疗之后的最终位置或通过使用可移除牙科器具700实现的中间位置。图7c示出围绕牙齿703的可移除牙科器具700的舌侧视图，其中牙齿703处于初始位置。图7d示出围绕牙齿703的可移除牙科器具700的一部分的舌侧视图，其中牙齿703处于期望位置。图7e示出围绕处于初始位置的牙齿703的可移除牙科器具700的横剖视图。图7f围绕处于期望位置的牙齿703的可移除牙科器具700的一部分的横剖视图。
除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具700与可移除牙科器具100、200、300、400、500和600相同或基本上相似。例如，类似于可移除牙科器具100，可移除牙科器具700包括被构造成至少部分地围绕患者的下颌弓701的多颗牙齿(包括牙齿703)的器具主体702。类似于器具主体102，器具主体702可以包括或可以不包括齿龈区域。壳体704可被成形为在牙齿703的初始位置接合牙齿703，并且在牙齿703的期望位置接纳牙齿703。另外，类似于可移除牙科器具600，可移除牙科器具700的示例包括四个可弯曲翼片708。例如，器具主体702限定具有第一端点712a、第二端点714a、第三相交部712b和第四相交部714b的翼片边界区域709a、709b、709c和709d(统称为“翼片边界区域709”)。可弯曲翼片708中的每个相应的可弯曲翼片与器具主体702一体形成，以从壳体704的相应铰链轴710a、710b、710c和710d(统称为“铰链轴710”)延伸。
如图7a至图7f中所见，可弯曲翼片708被定位在可移除牙科器具700的咬合平面上或附近。可弯曲翼片708中的每个相应的可弯曲翼片被构造成将力707中的相应力施加到牙齿703的咬合面。力707可以基本上均匀地分布在牙齿703的咬合面上，或者集中在牙齿703的咬合面的一个或多个部分中。在力707均匀分布的示例中，力707可能导致牙齿703的内凸。在其他示例中，力707可以集中在牙齿703的一个或多个区域中，以引起除内凸之外的其他移动，例如倾斜。
如图7e中所示，可弯曲翼片708被成形为在牙齿703的初始位置接合牙齿703。例如，当可移除牙科器具被患者佩戴时，可弯曲翼片708变形到初始变形位置。当可弯曲翼片708处于初始变形位置时，力707最大。当可弯曲翼片708处于变形位置时，壳体704的表面711对应于牙齿703的形状。通过对应于变形位置中的牙齿703的形状，可弯曲翼片708接合牙齿703的更大部分。以这种方式，当力707的量值最大时，对力707的方向的控制最大。当牙齿703响应于力707而移动时，可弯曲翼片708与牙齿703的接合逐渐减少，并且力707逐渐减小。例如，如图7f中所见，当牙齿703到达期望位置时，在表面711与牙齿703之间形成空隙710。牙齿703继续移动，直至力707不足以引起齿槽骨重塑。例如，当可弯曲翼片708移动到一个或多个翼片边界区域709会聚以彼此接触的位置时，力707可能不足以引起齿槽骨重塑。
在其他示例中，表面711可以在牙齿703的期望位置处对应于牙齿703的形状。例如，当牙齿703处于初始位置时，可弯曲翼片708可以处于与牙齿703较少接合的状态。随着牙齿703响应于力707而移动，可弯曲翼片708的接合可以增加。在一些示例中，可以在牙齿703和表面711之间形成力偶，使得当可弯曲翼片708逐渐与牙齿703接合时，牙齿703以一个或多个平移或旋转移动。
在一些示例中，与相应壳体一体形成的一个或多个可弯曲翼片被构造成引起相应牙齿的外凸。例如，图8示出示例可移除牙科器具800的一部分的颊面视图，该示例可移除牙科器具包括多个壳体(其中一个壳体在图8中被标记为壳体804)，以及被构造成将相应的力807a、807b和807c(统称为“力807”)施加到患者的牙齿803的多个可弯曲翼片808a、808b和808c(统称为“可弯曲翼片808”)。
除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具800与可移除牙科器具100、200、300、400、500、600和700相同或基本上相似。例如，类似于可移除牙科器具100，可移除牙科器具800包括被构造成至少部分地围绕患者的下颌弓801的多颗牙齿(包括牙齿803)的器具主体802。器具主体802可以包括或可以不包括齿龈区域。壳体804可被成形为在牙齿803的初始位置接合牙齿803，并且在牙齿803的期望位置接纳牙齿803。另外，类似于可移除牙科器具400，可移除牙科器具800的示例包括多个可弯曲翼片808。器具主体802限定具有第一端点812a和第二端点814a的翼片边界区域809a、具有第一端点812b和第二端点814b的翼片边界区域809b、以及具有第一端点812c和第二端点814c的翼片边界区域809c。可弯曲翼片808中的每个相应的可弯曲翼片与器具主体802一体形成，以从壳体804的相应铰链轴810a、810b和810c(统称为“铰链轴810”)延伸。
如图8中所见，可弯曲翼片808被定位在牙齿803的齿龈边缘附近。可弯曲翼片808中的每个相应的可弯曲翼片被构造成在牙齿803的轮廓高度以下向牙齿803的表面施加力807中的相应力。牙齿803的轮廓高度是牙冠的最大凸起度或凸出度。可弯曲翼片808可基本上均匀地分布在壳体804的整个颊侧部分和舌侧部分上，使得力807基本上均匀地分布在牙齿803的舌侧和颊侧。例如，尽管未在图8中示出，但被定位在相应壳体的颊侧面上的相应的可弯曲翼片可具有被定位在相应壳体的舌侧面上的相应的可弯曲翼片。以这种方式，力807可被配置成使牙齿803外凸，而不是仅仅平移或旋转牙齿803。在其他示例中，可弯曲翼片808可被构造成引起除了外凸之外的其他移动，诸如倾斜、扭转、平移或旋转。
在一些示例中，与相应壳体一体形成的一个或多个可弯曲翼片被构造成引起相应牙齿的平移。例如，图9a和图9b示出示例性可移除牙科器具900的颊面视图和咬合视图，该可移除牙科器具包括多个壳体(其中一个壳体在图9a和图9b中被标记为壳体904)，以及被构造成向患者的牙齿903施加相应力907a和907b(统称为“力907”)的多个可弯曲翼片908a和908b(统称为“可弯曲翼片908”)。图9a示出围绕牙齿903的可移除牙科器具900的一部分的颊面视图，其中牙齿903处于初始位置，例如错位咬合位置。图9b示出围绕牙齿903的可移除牙科器具900的一部分的咬合视图，其中牙齿903处于初始位置。
除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具900可以与可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700和800相同或基本上相似。例如，类似于可移除牙科器具100，可移除牙科器具900包括被构造成至少部分地围绕患者的下颌弓901的多颗牙齿(包括牙齿903)的器具主体902。器具主体902可以包括或可以不包括齿龈区域。壳体904可被成形为在牙齿903的初始位置接合牙齿903，并且在牙齿903的期望位置接纳牙齿903。另外，类似于可移除牙科器具300，可移除牙科器具900的示例包括两个可弯曲翼片908。例如，器具主体902限定具有第一端点912a和第二端点914a的翼片边界区域909a，以及具有第一端点912b和第二端点914b的翼片边界区域909b。与器具主体902一体形成的可弯曲翼片908中的每个相应的可弯曲翼片从壳体904b的相应铰链轴910a和910b(统称为“铰链轴910”)延伸。
如图9a和图9b所示，可弯曲翼片908被定位在可移除牙科器具900的相反的颊侧面和舌侧面上，靠近壳体904和相邻壳体之间的邻间区域。可弯曲翼片908中的每个相应的可弯曲翼片被构造成向牙齿903的邻间区域附近的牙齿903的表面和相邻牙齿施加相应的力907。力907a的量值可以基本上类似于力907b的量值，以引起牙齿903向远侧平移。在其他示例中，力907可具有相异的量值或朝颊侧或舌侧偏压的位置，以引起远侧平移以及在颊侧或舌侧方向上的平移，即，沿着相对于有序齿轴之一的成角度的轴线的平移。
在一些示例中，器具主体的至少一部分包括加强结构。该加强结构可以被构造成增加至少一个可弯曲翼片的刚度。作为一个示例，图10示出示例可移除牙科器具1000的一部分的舌侧视图，该示例可移除牙科器具包括多个壳体(其中一个壳体在图10中被标记为壳体1004)，以及被构造成向患者的牙齿1003施加力1007的至少一个可弯曲翼片1008。
除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具1000可以与可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700、800和900相同或基本上相似。例如，类似于可移除牙科器具100，可移除牙科器具1000包括被构造成至少部分地围绕患者的下颌弓1001的多颗牙齿(包括牙齿1003)的器具主体1002。壳体1004被成形为在牙齿1003的初始位置接合牙齿1003，并且在牙齿1003的期望位置接纳牙齿1003。另外，类似于可移除牙科器具200，可移除牙科器具1000包括被定位在器具主体1002的舌侧面上的可弯曲翼片1008。器具主体1002限定具有第一端点1012和第二端点1014的翼片边界区域1009。与器具主体1002一体形成的可弯曲翼片1008从壳体1004的铰链轴1010延伸。器具主体1002可以包括或可以不包括齿龈区域。
如图10中所见，器具主体1002可以包括加强结构1005。加强结构1005被定位在可弯曲翼片1008上。在其他示例中，加强结构可邻近于可弯曲翼片1008定位。加强结构1005被配置成增加器具主体1002的至少一部分(例如图10中的可弯曲翼片1008)的刚度。例如，加强结构1005包括一条附加材料，以在如上所述当可弯曲翼片1008在可移除牙科器具1000被患者佩戴时而变形的情况下增加可弯曲翼片1008的刚度。在图10的示例中，形成加强结构1005的附加材料与器具主体1002的材料相同。在其他示例中，加强结构可包括至少一种弹性模量比器具主体材料高的材料，例如不同的聚合物、生物相容性金属等。在一些示例中，加强结构1005的一个或多个边缘可以被倒角或倒圆角。对加强结构1005的至少一部分进行倒角或倒圆角可以改善患者的舒适度。以这种方式，加强结构1005可以增加可弯曲翼片1008的刚度，以增加由可弯曲翼片1008提供的力的量值，改善对由可弯曲翼片1008提供的力和牙齿1003的所产生的移动的控制，或两者。
在一些示例中，可以将增强结构定位在一个或多个可弯曲翼片附近，而不是定位在可弯曲翼片上。例如，图11示出示例可移除牙科器具1100的一部分的舌侧视图，该可移除牙科器具包括多个壳体(其中一个壳体在图11中被标记为壳体1104)，以及被构造成向患者的牙齿1103施加相应的力1107a和1107b的可弯曲翼片1108a和1108b。
除了在此描述的差异之外，可移除牙科器具1100可以与可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700、800、900和1000相同或基本上相似。例如，类似于可移除牙科器具100，可移除牙科器具1100包括被构造成至少部分地围绕患者的下颌弓1101的多颗牙齿(例如牙齿1103)的器具主体1102。壳体1104被成形为在牙齿1103的初始位置接合牙齿1103，并且在牙齿1103的期望位置接纳牙齿1103。另外，类似于可移除牙科器具400，可移除牙科器具1100包括被定位在器具主体1102的舌侧面上的可弯曲翼片1108a和1108b(统称为“可弯曲翼片1108”)。器具主体1102限定具有第一端点1112a和第二端点1114a的翼片边界区域1109a，以及具有第一端点1112b和第二端点1114b的可弯曲翼片边界区域1109b。可弯曲翼片1108与器具主体1102一体形成以从壳体1104的相应铰链轴1110a和1110b延伸。类似于器具主体102，器具主体1102可以包括或可以不包括齿龈区域。同样，类似于可移除牙科器具1000，器具主体1102包括加强结构1105。
加强结构1105被定位在可弯曲翼片1108附近。加强结构1105被构造成增加器具主体1102的至少一部分的刚度。例如，加强结构1105包括壳体1104的加厚区域或壳体1104上的一条附加材料，以增加器具主体1102的在第一铰链轴1110a和第二铰链轴1110b之间的区域的刚度。当可移除牙科器具1100被患者佩戴时，可弯曲翼片1108变形。可弯曲翼片1108的变形可以在器具主体1102的在第一铰链轴1110a和第二铰链轴1110b之间的区域中引起变形或应力。形成加强结构1105的附加材料可减小器具主体1102的在第一铰链轴1110a和第二铰链轴1110b之间的区域的柔韧性，以抵抗该变形并减小器具主体1102的在第一铰链轴1110a和第二铰链轴1110b之间的区域的应力。以这种方式，加强结构1105可以改善可弯曲翼片1108中的变形的集中，以改善对力1107以及牙齿1103的所产生的移动的控制。附加地或另选地，形成加强结构1105的附加材料可以改善器具主体1102的至少一部分的耐久性。以此方式，当可移除牙科器具1100被患者佩戴或被装配到牙齿上时，加强结构1105可以减小器具主体1102的至少一部分的永久变形或破损的可能性。
图12是示出示例性计算机环境10的框图，在该环境中，诊所14和制造设施20在患者12的一组可移除牙科器具22的整个制造过程中传送信息。一组可移除牙科器具22可包括可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000和1100中的至少一个。如上所述，可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000和1100包括多个壳体和至少一个可弯曲翼片。首先，诊所14的正畸医师使用任何合适的成像技术生成患者12的牙科解剖结构的一幅或多幅图像，并且生成数字牙科解剖结构数据16(例如，患者12的牙齿结构的数字表示)。例如，医师可生成可被数字扫描的x射线图像。另选地，医师可使用例如常规计算机断层扫描(ct)、激光扫描、口内扫描、牙印模ct扫描、对通过印模浇注的牙模进行的扫描、超声仪器、磁共振成像(mri)或者任何其他合适的三维(3d)数据采集方法，来捕捉患者牙齿结构的数字图像。在其他实施方案中，数字图像可使用手持式口内扫描仪来提供，该手持式口内扫描仪为例如使用主动波阵面采样的、由马萨诸塞州列克星敦的布龙特斯科技公司(brontestechnologies,inc.(lexington,massachusetts))开发的并且在pct公布wo2007/084727(boerjes等人)中有所描述的口内扫描仪，该pct公布以引用方式并入本文。另选地，可以使用其他口内扫描仪或口内接触探头。作为另一个选项，可通过扫描患者12的牙齿的阴印模来提供数字牙科解剖结构数据16。作为又一个选项，通过对患者12牙齿的阳物理模型进行成像或者通过在患者12牙齿的模型上使用接触探头，可提供数字牙科解剖结构数据16。可通过例如以下方式来制作用于扫描的模型：通过从合适的印模材料例如藻酸酯或聚乙烯基硅氧烷(pvs)来浇铸患者12牙列的印模，将浇铸材料(诸如正畸石膏或环氧树脂)浇注到印模中，并且允许浇铸材料固化。可使用包括上文所述的任何合适的扫描技术来扫描模型。其它可能的扫描方法在美国专利申请公布no.2007/0031791(cinader等人)中有所描述，该专利申请公布以引用方式并入本文。
除了通过扫描牙齿的暴露表面来提供数字图像之外，还可以对牙列的不可见特征部(诸如患者12的牙齿的牙根和患者12的颌骨)进行成像。在一些实施方案中，通过提供这些特征部的若干3d图像并且随后将它们“缝合”在一起来形成数字牙科解剖结构数据16。这些不同的图像不需要使用相同的成像技术来提供。例如，可将采用ct扫描提供的牙根的数字图像与采用口内可见光扫描仪提供的牙冠的数字图像整合在一起。二维(2d)牙科图像与3d牙科图像的缩放和配准在美国专利6,845,175(kopelman等人)中有所描述，该美国专利以引用方式并入本文，同时还在美国专利公布2004/0029068(badura等人)中有所描述，该美国专利公布也以引用方式并入本文。以引用方式并入本文的已颁发的美国专利7,027,642(imgrund等人)以及也以引用方式并入本文的已颁发的美国专利7,234,937(sachdeva等人)描述了使用用于整合通过各种3d源提供的数字图像的技术。因此，如本文所用，术语“成像”不限于对视觉上明显的结构进行的普通摄影成像，而且还包括对隐藏在视野之外的牙科解剖结构进行的成像。牙科解剖结构可以包括但不限于牙弓的一颗或多颗牙齿的牙冠或牙根的任何部分、齿龈、牙周韧带、牙槽突、皮质骨、种植体、人造牙冠、牙桥、镶面、义齿、正畸器具、或在治疗之前、期间或之后可被视为牙列的一部分的任何结构。
为了生成数字牙科解剖结构数据16，计算机必须将来自成像系统的原始数据转换成可使用的数字模型。例如，对于计算机接收的表示牙齿形状的原始数据，原始数据通常稍多于3d空间中的点云。通常，该点云成平面以创建患者牙列的3d对象模型，包括一颗或多颗牙齿、齿龈组织以及其他周围口腔结构。为了使该数据可用于正畸诊断和治疗，计算机可将牙列表面“分割”以产生表示个体牙齿的一个或多个离散的可移动3d牙齿对象模型。计算机还可将来自齿龈的这些牙齿模型分隔成单独的对象。
分割允许用户以一组单独的对象的形式来表征并操控牙齿排列。有利的是，计算机可通过这些模型推导诊断信息，诸如牙弓长度、咬合位置、相邻牙齿之间的间隙间隔以及甚至美国正牙学委员会(abo)客观评分。另一个有益效果是，数字正畸设置可在制造过程中提供灵活性。通过用数字过程替代物理过程，可在不需要将石膏模型或印模从一个位置输送到另一个位置的情况下，在独立的位置处执行数据采集步骤和数据操控步骤。减少或消除对物理对象的往复运送的需求可为定制器具的客户和制造商两者带来显著的成本节省。
在生成数字牙科解剖结构数据16之后，诊所14可将数字牙科解剖结构数据16存储在数据库中的患者记录内。诊所14可例如更新具有多个患者记录的本地数据库。另选地，诊所14可经由网络24远程更新中央数据库(任选地，在制造设施20内)。在存储了数字牙科解剖结构数据16之后，诊所14将数字牙科解剖结构数据16以电子方式发送到制造设施20。另选地，制造设施20可从中央数据库检索数字牙科解剖结构数据16。另选地，制造设施20可以从与诊所14非关联的数据源检索预先存在的数字牙科解剖结构数据16。
诊所14还可将处方数据18转发到制造设施20，该处方数据传达与患者12的医师诊断和治疗计划有关的一般信息。在一些示例中，处方数据18可以更具体。例如，数字牙科解剖结构数据16可以是患者12的牙科解剖结构的数字表示。诊所14的医师可以查看该数字表示，并指示患者12的个体牙齿的期望移动、间隔或最终位置中的至少一者。例如，患者12的个体牙齿的期望的移动、间隔和最终位置可影响在治疗的每个阶段由该组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具施加到患者12的牙齿的力。如上所述，由一组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具(例如，可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000和1100)施加的力可以通过选择多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704、804、904、1004和1104)中的至少一个、至少一个可弯曲翼片(例如，可弯曲翼片108c、208、308a、308b、408d、418d、508a、508b、608a、608b、608c、608d、708a、708b、708c、708d、808a、808b、808c、908a、908b、1008、1008a和1108b)、至少一个加强结构(例如，加强结构1005或1105)等的尺寸、形状和位置来确定。患者12的个体牙齿的期望移动、间隔或最终位置中的至少一者可以使医师、制造设备20的技术人员和制造设备20的计算机能够确定壳体、可弯曲翼片和加强结构中的至少一者的选定尺寸、形状和位置中的至少一者。以这种方式，数字牙科解剖结构数据16可以包括该组可移除牙科器具22中的可移除牙科器具的每一个的壳体、可弯曲翼片和加强结构中的至少一者的医师、技术人员或计算机选择的尺寸、形状和位置中的至少一者，以导致患者12的牙齿的期望移动。在查看该数字表示之后，包括该组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具的壳体、可弯曲翼片和加强结构中的选定尺寸、形状和位置的数字牙科解剖结构数据16可被转发到制造设施20。制造设施20可位于场外或与诊所14位于一起。
例如，每个诊所14可包括用于制造设施20的其自有设备，使得可由临床医师或助手在临床环境中使用本地安装的软件完整地执行治疗计划和数字设计。还可使用3d打印机(或者通过其他增材制造方法)在诊所中执行制造。3d打印机允许通过增材打印来制造牙科器具的复杂特征部或者患者12的牙科解剖结构的物理表示。3d打印机可使用患者12的原牙科解剖结构以及患者12的期望牙科解剖结构的迭代数字设计来制作多个数字器具、被定制用于制作患者12的期望牙科解剖结构的数字器具图案，或两者。制造可包括后处理以移除未固化的树脂并且移除支撑结构，或者以组装各种部件，该后处理也可以是必要的并且也可在临床环境中执行。
制造设施20利用患者12的数字牙齿解剖结构数据16来构造该组可移除牙科器具22以重新定位患者12的牙齿。自此的一段时间之后，制造设施20将该组可移除牙科器具22转发到诊所14，或者作为另外一种选择，直接转发到患者12。例如，该组可移除牙科器具22可为一组有序的可移除牙科器具。患者12然后根据处方计划表随时间推移依次佩戴该组可移除牙科器具22中的可移除牙科器具22，以重新定位患者12的牙齿。例如，患者12可在介于约1周与约6周之间(诸如介于约2周与约4周之间，或约3周)的周期内佩戴该组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具。任选地，患者12可返回到诊所14以周期性地监测用可移除牙科器具22进行的治疗的进展。
在此类周期性监测期间，临床医生可调整患者12的处方计划表，该表用于随时间推移依次佩戴该组可移除牙科器具22中的可移除牙科器具。监测通常包括对患者12的牙齿进行目检并且还可包括成像以生成数字牙科解剖结构数据。在一些相对不常见的情况下，临床医生可决定例如通过以下方式中断用该组可移除牙科器具22对患者12进行的治疗：将新生成的数字牙科解剖结构数据16发送到制造设施20以便制作新的一组可移除牙科器具22。在相同或不同的示例中，临床医生可在完成用可移除牙科器具22进行的治疗的处方计划表之后将新生成的数字牙科解剖结构数据16发送到制造设施20。此外，在完成用可移除牙科器具22进行的治疗的处方计划表之后，临床医生可从制造设施20请求新的一组可移除牙科器具以继续对患者12的治疗。
图13是示出根据本公开的一个示例的在诊所14处开展的过程30的流程图。首先，在诊所14处的医师从患者12收集患者身份以及其他信息并创建患者记录(32)。如所述，患者记录可位于诊所14内并且任选地被配置为与制造设施20内的数据库共享数据。另选地，患者记录可位于在制造设施20处的可供诊所14通过网络24远程访问的数据库内或者可供制造设施20和诊所14两者远程访问的数据库内。
接下来，可以使用任何合适的技术生成患者12的数字牙科解剖结构数据16(34)，从而创建虚拟牙科解剖结构。数字牙科解剖数据16可以由牙科解剖结构的二维(2d)图像、三维(3d)表示或两者组成。
在一个示例中，使用锥形束计算机断层扫描(cbct)扫描仪诸如i-cat3d牙科成像装置(可购自imagingsciencesinternational,llc；1910npennroad,hatfield,pennsylvania)来生成牙科解剖结构的3d表示。诊所14将通过cbct扫描仪生成的3d数字牙科解剖结构数据16(呈放射线图像形式)存储在位于诊所14内或者另选地位于制造设施20内的数据库中。计算机系统处理来自cbct扫描仪的可为多个切片形式的数字牙科解剖结构数据16，以计算可在3d建模环境内操控的牙齿结构的数字表示。
如果使用2d放射线图像(36)，则医师还可生成3d数字数据(38)。3d数字牙科解剖结构数据16可通过例如以下方式产生：形成并随后数字扫描患者12的牙齿结构的物理印模或铸模。例如，可使用可见光扫描仪诸如om-3r扫描仪(可购自明尼苏达州明尼阿波利斯的激光器设计公司(laserdesign,inc.ofminneapolis,minnesota))或atos扫描仪(可购自德国布伦瑞克的gomgmbh)来扫描患者12的牙弓的物理印模或铸模。另选地，医师可通过使用患者12的牙弓的口内扫描或者使用现有3d牙齿数据来生成咬合机理的3d数字牙科解剖结构数据16。在一个示例中，可使用标题为“registeringphysicalandvirtualtoothstructureswithpedestals”并且于2013年7月23日颁发的美国专利8,491,306中所述的通过铸模或印模形成数字扫描的方法，该专利申请的全部内容通过引用方式并入本文。在相同或不同的示例中，可使用如标题为“orthodonticdigitalsetups”并且于2013年12月5日公布的美国专利申请公布2013/0325431中所述的用于限定虚拟牙齿表面和虚拟牙齿坐标系的技术，该专利申请的全部内容通过引用方式并入本文。在任何情况下，在3d建模环境内数字配准数字数据以形成牙齿结构的综合数字表示，该牙齿结构可包括牙根以及咬合面。
在一个示例中，在生成放射线图像和3d数字扫描两者之前，先将牙弓的咬合面的该2d放射线图像和3d数字数据用第一附带配准标记(例如，基准标记或具有已知几何形状的基座)配准到患者12的牙齿结构。然后，可使用美国专利8,491,306中所述的配准技术在3d建模环境内对准2d放射线图像和3d数字数据内配准标记的数据表示。
在另一个示例中，通过组合牙齿结构的两个3d数字表示来生成牙齿结构的3d数字数据。例如，第一3d数字表示可为牙根的从cbct扫描仪(例如，i-cat3d牙科成像装置)获得的相对较低分辨率图像，并且第二3d数字表示可为通过对患者牙弓的印模的工业ct扫描或者通过对患者牙弓的铸模的可见光(例如，激光)扫描来获得的牙齿牙冠的相对较高分辨率图像。可使用使得能够在计算机环境内操纵3d表示的软件程序(例如，geomagicstudio软件(可购自3dsystems,inc.；333threedsystemscircle,rockhill,southcarolina)来配准3d数字表示，或者另选地，可使用美国专利8,491,306中所述的配准技术。
接下来，执行3d建模软件的计算机系统渲染牙齿结构的所得到的数字表示，该牙齿结构包括咬合面以及患者牙弓的牙根结构。建模软件提供用户界面，该用户界面允许医师相对于患者牙弓的数字表示操控3d空间中牙齿的数字表示。通过与计算机系统进行交互，医师例如通过选择患者12的个体牙齿的期望位置、最终位置或两者、相应治疗阶段的持续时间或治疗阶段的数量、在治疗阶段期间患者12的牙齿上的力的方向或量值等的指示来生成治疗信息(40)。在一些示例中，可以在治疗的至少一个但少于所有的阶段期间使用可弯曲翼片。例如，患者12的个体牙齿的期望位置、相应治疗阶段的持续时间或治疗阶段的数量可影响在每个治疗阶段由该组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具作用在患者12的牙齿上的力的方向或量值。如上所述，由一组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具(例如，可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000和1100)施加的力可以通过选择多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704、804、904、1004和1104)中的至少一个、可弯曲翼片(例如，可弯曲翼片108c、208、308a、308b、408d、418d、508a、508b、608a、608b、608c、608d、708a、708b、708c、708d、808a、808b、808c、908a、908b、1008、1008a和1108b)、加强结构(例如，加强结构1005或1105)等的尺寸、形状和位置来确定。以这种方式，利用诊断和治疗信息(40)更新数据库可包括由医师、技术人员或由计算机自动地确定或选择该组可移除牙科器具22的可移除牙科器具的每一个的多个壳体、至少一个可弯曲翼片、至少一个加强结构等的尺寸、形状和位置的尺寸、形状和位置，以导致患者12的牙齿的期望移动。
一旦医师完成在3d环境内传达与诊断和治疗计划有关的一般信息，计算机系统就更新与患者病历相关联的数据库以记录处方数据18(42)，该处方数据传达与医师指定的诊断和治疗计划有关的一般信息。然后，将处方数据18转发到制造设施20，用于制造设施20构造包括至少一个可弯曲翼片的一个或多个可移除牙科器具诸如可移除牙科器具22(44)。
尽管相对于位于正畸诊所处的正畸医师进行了描述，但相对于图13讨论的步骤中的一者或多者可由远程用户(诸如位于制造设施20处的用户)来执行。例如，正畸医师可仅将放射线图像数据和患者的印模或铸模发送到制造设施20，在制造设施处，用户与计算机系统交互以在3d建模环境内制定治疗计划。任选地，然后可将3d建模环境内治疗计划的数字表示传输到诊所14的正畸医师，正畸医师可查看治疗计划并且要么回送其批准，要么指示期望的修改。
图14是示出经由网络24连接到制造设施20的客户端计算机50的示例的框图。在所示的示例中，客户端计算机50为建模软件52提供操作环境。建模软件52为建模和绘制患者12牙齿的3d表示呈现建模环境。在所示的示例中，建模软件52包括用户界面54、对准模块56和渲染引擎58。
用户界面54提供在视觉上显示患者12的牙齿的3d表示的图形用户界面(gui)。此外，用户界面54还提供用于例如经由键盘和指向装置、触摸屏等从诊所14的医师60接收输入以在建模牙弓内操控患者12的牙齿的界面。
制造设施20经由网络接口70可访问建模软件52。建模软件52与数据库62交互以访问各种数据，诸如治疗数据64、与患者12的牙齿结构相关的3d数据66，以及患者数据68。数据库62可以各种形式来表示，包括数据存储文件、查找表或在一个或多个数据库服务器上执行的数据库管理系统(dbms)。数据库管理系统可以是关系(rdbms)、分层(hdbms)、多维(mdbms)、面向对象(odbms或oodbms)或对象关系(ordbms)数据库管理系统。例如，数据可存储在单个关系数据库诸如来自微软公司(microsoftcorporation)的sql服务器内。尽管数据库62被示出为位于客户端计算机50本地，但该数据库也可远离客户端计算机50并且经由公共或专用网络(例如，网络24)耦接到客户端计算机50。
治疗数据64描述由医师60选择并且定位在3d建模环境内的患者12的牙齿的诊断或重新定位信息。例如，治疗数据64可以包括多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704、804、904、1004和1104)中的至少一个、至少一个可弯曲翼片(例如，可弯曲翼片108c、208、308a、308b、408d、418d、508a、508b、608a、608b、608c、608d、708a、708b、708c、708d、808a、808b、808c、908a、908b、1008、1008a和1108b)、至少一个加强结构(例如，加强结构1005或1105)等的尺寸、形状和位置，其可以导致在整个治疗计划中将力矢量的选定的量值和方向施加到患者的牙齿(例如，牙齿103)上。
患者数据68描述与医师60相关联的一名或多名患者(例如，患者12)的组。例如，患者数据68指定每个患者12的一般信息，例如姓名、出生日期和牙科记录。
渲染引擎58访问并渲染3d数据66以生成通过用户界面54呈现给医师60的3d视图。更具体地，3d数据66包括限定3d对象的信息，该3d对象在3d环境内表示每颗牙齿(任选地包括牙根)和颌骨。渲染引擎58处理每个对象以基于医师60在3d环境内的视角来渲染3d三角网。用户界面54向医师60显示经渲染的3d三角网，并且允许医师60改变视角并且操控3d环境内的对象。
以下专利描述了具有可与本文所述的技术一起使用的用户界面的计算机系统和3d建模软件的其它示例：美国专利no.8,194,067，标题为“planarguidestovisuallyaidorthodonticapplianceplacementwithinathree-dimensional(3d)environment”(用于在三维(3d)环境内可视化地辅助正畸器具放置的平面导向件)，2012年6月5日颁发；美国专利no.7,731,495，标题为“userinterfacehavingcrosssectioncontroltoolfordigitalorthodontics”(具有用于数字正畸的横截面控制工具的用户界面)，2010年6月8日颁发这些专利中的每个全文以引用方式并入。
客户端计算机50包括处理器72和存储器74以存储和执行建模软件52。存储器74可表示任何易失性或非易失性存储元件。示例包括随机访问存储器(ram)诸如同步动态随机访问存储器(sdram)、只读存储器(rom)、非易失性随机访问存储器(nvram)、电可擦可编程的只读存储器(eeprom)、以及闪速(flash)存储器。示例还可包括非易失性存储装置，例如硬盘、磁带、磁性或光学的数据存储介质、光盘(cd)、数字多用光盘(dvd)、蓝光光盘、以及全息数据存储介质。
处理器72表示一个或多个处理器，诸如通用微处理器、专门设计的处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、离散逻辑器集合、或者能够执行本文所述的技术的任何类型的处理装置。在一个示例中，处理器74可存储程序指令(例如，软件指令)，处理器72执行该指令以实施本文所述的技术。在其他示例中，可由处理器72的专门编程的电路来执行这些技术。通过这些或其他方式，处理器72可被配置为执行本文所述的技术。
客户端计算机50被配置为将患者的3d牙齿结构的数字表示以及任选地治疗数据64和/或患者数据68经由网络24发送到制造设施20的计算机80。计算机80包括用户界面82。用户界面82提供在视觉上显示牙齿的数字模型的3d表示的gui。此外，用户界面82还提供一种界面，该界面用于例如经由键盘和指向装置从用户接纳输入以在患者的3d牙齿结构的数字表示内操控患者的牙齿。
计算机80可被进一步配置为自动确定一组可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具的尺寸和形状。可移除牙科器具22的尺寸和形状可包括多个壳体中的至少一个壳体、至少一个可弯曲翼片、至少一个加强结构等的位置、尺寸和形状(例如，至少一个位置、至少一个尺寸和至少一个形状中的至少一者)，使得可移除牙科器具22被构造成，当可移除牙科器具被患者佩戴时，将一颗或多颗牙齿从其初始位置重新定位到最终位置。如上文关于图1至图11所述，多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704、804、904、1004和1104)中的至少一个、至少一个可弯曲翼片(例如，可弯曲翼片108c、208、308a、308b、408d、418d、508a、508b、608a、608b、608c、608d、708a、708b、708c、708d、808a、808b、808c、908a、908b、1008、1008a和1108b)、至少一个加固结构(例如，加固结构1005或1105)等的位置、尺寸和形状可以影响当可移除牙科器具被患者佩戴时施加到牙齿的力的量值、方向和表现长度。例如，当可移除牙科器具被患者佩戴时，相应的可弯曲翼片的位置、尺寸和形状可以至少部分地确定由可弯曲翼片的变形所产生的力的量值、方向和表现长度。相应增强结构的位置、尺寸和形状可将变形集中在相应可弯曲翼片的选定区域中，以控制施加到牙齿的力的方向。而且，多个壳体中的相应壳体的位置、尺寸和形状可以影响相应壳体与相应牙齿的接合位置。一个或多个接合位置可影响施加到相应牙齿的力的方向。计算机80可分析当可移除牙科器具被患者佩戴时由相应可弯曲翼片的变形产生的至少一个力的大小、方向和表现长度中的至少一者，以确定当可移除牙科器具被患者佩戴时将导致患者的相应牙齿的期望移动的相应壳体、相应可弯曲翼片、相应加强结构等的位置、尺寸和形状中的至少一者。
计算机80可以呈现可移除牙科器具22的表示以供用户查看，包括查看尺寸和形状。另选地或附加地，计算机80可以接受来自用户的输入以确定用于患者12的该组可移除牙科器具22的尺寸和形状。例如，该用户输入可以影响自动确定的尺寸或形状中的至少一者。计算机80可将该组可移除牙科器具22的数字模型、该组可移除牙科器具22的尺寸和形状或两者传输或以其他方式发送至计算机辅助的制造系统84，以用于生产该组可移除牙科器具22。
客户端计算机50和计算机80仅是示例性计算机系统的概念表示。在一些示例中，相对于客户端计算机50、计算机80或两者描述的功能可组合到单个计算装置中或者分布在计算机系统内的多个计算装置中。例如，可将云计算用于本文所述的牙科器具的数字设计。在一个示例中，在诊所处在一台计算机处接收牙齿结构的数字表示，同时使用一台不同的计算机诸如计算机80来确定可移除牙科器具的形状和尺寸。此外，对于该不同的计算机诸如计算机80，可能不必接收全部的相同数据以便其确定形状和尺寸。可至少部分地基于通过历史病例的分析或示例性病例的虚拟模型推导的知识，在不接收所考虑的病例的完整3d表示的情况下，确定形状和尺寸。在此类示例中，在客户端计算机50与计算机80之间传输的数据或者以其他方式用于设计定制牙科器具的数据可显著少于表示患者的完整数字牙科模型的完整数据组。
图15是示出用于构造可移除牙科器具1522的示例性计算机辅助的制造系统1500的框图。计算机辅助的制造系统1500的示例包括与计算机1504通信并耦接到构建材料源1510的增材制造系统1502。在一些示例中，计算机辅助的制造系统1500可以包括图14的计算机辅助的制造系统84。例如，计算机1504可以与计算机80相同或基本上类似。构建材料源1510包括至少一种聚合物材料源，例如，上述器具主体102的聚合物材料中的至少一种。牙科器具1522可以与可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000和1100中的至少一个相同或基本上相似。在一些示例中，牙科器具1522包括一组牙科器具22中的一个牙科器具。
增材制造系统1502包括可移动平台1508和挤出头1506。可移动平台1508和挤出头1506被构造成制造牙科器具1522。例如，计算机1504控制挤出头1506和可移动平台1508以制造可移除牙科器具1522。通过计算机1504控制挤出头1506可以包括控制从构建材料源1510至挤出头1506的材料进料速率、控制构建材料在牙科器具1522上的沉积速率、控制挤出头1506的温度以及控制挤出头1506的位置中的至少一者。通过控制材料进料速率、材料沉积速率、挤出头1506的温度和挤出头1510的位置中的至少一者，计算机1504可以控制牙科器具1522的至少一部分的位置、尺寸和形状的制造。通过计算机1504控制可移动平台1508可以包括控制可移动平台在垂直于来自挤出头1506的材料沉积方向的平面中的平移，以及控制可移动平台沿着基本上平行于来自挤出头1506的材料沉积方向的轴线的升高中的至少一者。通过控制可移动平台1508的平移和升高中的至少一者，计算机1504可以控制牙科器具1522的至少一部分的位置、尺寸和形状的制造。
尽管图15示出被配置用于熔融沉积成型(fdm)的计算机辅助的制造系统1500，但是计算机辅助的制造系统1500也可以被配置用于立体光刻(sla)、反型光聚合增材制造、喷墨/聚合物喷射增材制造或其他增材制造方法。在其中计算机辅助的制造系统1500被配置用于聚合物喷射打印的示例中，计算机辅助的制造系统1500可被构造成在单个印刷中打印多种材料，从而允许高模量材料用于牙科器具1522的刚性部件(例如，壳体)，并且允许低模量或弹性体材料用于牙科器具1522的刚性较小的部件(例如，可弯曲翼片)。此外，利用聚合物喷射增材制造，模量可以在牙科器具1522上选择性地变化，并且可将与例如用于壳体、用于可弯曲翼片的不同部分、或用于壳体的不同部分的模量不同的模量用于可弯曲翼片。类似地，可以将与用于重新定位个体牙齿的壳体不同的模量用于锚固壳体。
图16是示出在制造设施20处开展的用于构造一组可移除牙科器具22的过程1600的流程图。在一些示例中，该组可移除牙科器具22可以包括可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000和1100中的至少一个。制造设施20处的计算机80从诊所14接收数字牙科解剖结构数据16，包括患者的一颗或多颗牙齿的初始位置以及处方数据18(1602)。另选地，计算机80可从位于计算机80内的或者可以其他方式供计算机访问的数据库检索信息。与计算机80相关联的受过训练的用户可与在计算机80上运行的计算机化建模环境交互以相对于患者牙齿结构的数字表示制定治疗计划并生成处方数据18，如果诊所14没有这么做。在其他示例中，计算机80可仅基于患者的牙齿结构和预定义的设计约束制定治疗计划。
一旦计算机80接收患者的牙齿结构，计算机80便确定用于患者的可移除牙科器具的尺寸和形状(1604)。可移除牙科器具的尺寸和形状被构造成，当可移除牙科器具被患者佩戴时，将患者的一颗或多颗牙齿从初始位置重新定位到期望位置。在相同或附加的示例中，计算机80确定用于患者的一组可移除牙科器具22的尺寸和形状，该组可移除牙科器具被构造成按顺序佩戴。
在一些示例中，确定可移除牙科器具的尺寸和形状包括：根据一组预定义的设计约束，利用计算机80选择可移除牙科器具的尺寸和形状。该组预定义的设计约束可包括一个或多个因素，包括但不限于：施加到所围绕的牙齿中的一颗或多颗的最小局部力和最大局部力中的至少一者、施加到所围绕的牙齿中的一颗或多颗的最小旋转力和最大旋转力中的至少一者、施加到所围绕的牙齿中的一颗或多颗的最小平移力和最大平移力中的至少一者、施加到所围绕的牙齿中的一颗或多颗的最小总力和最大总力中的至少一者、以及当可移除牙科器具被患者佩戴并且所围绕的牙齿处于其初始位置时，施加到可移除牙科器具的最小应力或应变和最大应力或应变中的至少一者。
在确定可移除牙科器具的尺寸和形状期间，计算机80可使用有限元分析(fea)技术来分析患者牙齿以及可移除牙科器具上的力。例如，在建模牙齿从其初始位置移动到表示治疗的其最终位置时，计算机80可对患者牙齿的立体模型应用fea，该治疗包括一组有序的可移除牙科器具。计算机80可使用fea来选择适当的可移除牙科器具以在牙齿上施加期望的力。此外，计算机80可使用虚拟牙合架来确定在建模牙齿于治疗期间的整个移动中牙齿之间的接触点。计算机80还可在fea力分析中包括咬合接触力诸如牙间交错力，其与在设计一组有序的可移除牙科器具中的牙科器具期间来自可移除牙科器具的力相结合。计算机80可以进一步确定牙齿移动的顺序，以优化力的施加、减少治疗时间、改善患者舒适度等。
在一些示例中，确定可移除牙科器具(例如，可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000和1100)的尺寸和形状包括：利用计算机80选择器具主体(例如，器具主体102、202、302、402、502、602、702、802、902、1002和1102)的厚度、多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704、804、904、1004和1104)中的至少一个、至少一个可弯曲翼片(例如，可弯曲翼片108c、208、308a、308b、408d、418d、508a、508b、608a、608b、608c、608d、708a、708b、708c、708d、808a、808b、808c、908a、908b、1008、1008a和1108b)、至少一个加强结构(例如，加强结构1005或1105)等，以提供适于当可移除牙科器具被患者佩戴时将患者的一颗或多颗牙齿从其初始位置重新定位到最终位置的刚度。在一些示例中，选定的厚度可以在约0.10毫米和约2.0毫米之间的范围内，诸如在约0.2毫米和约1.0毫米之间，或者在约0.3毫米和约0.75毫米之间。在一些示例中，计算机80还可以根据预定义的设计约束选择可移除牙科器具的材料。
患者的可移除牙科器具的尺寸和形状可经由计算机80的用户界面82呈现给用户(1606)。在其中可移除牙科器具的尺寸和形状经由用户界面82呈现给用户的示例中，在将设计数据发送到计算机辅助的制造系统84之前，用户可有机会调整设计约束或者直接调整可移除牙科器具的尺寸和形状。在一些示例中，当可移除牙科器具由计算机辅助的制造系统84制造时，可移除牙科器具的尺寸和形状可以由计算机80直接呈现给用户。例如，计算机80可将可移除牙科器具的数字模型发送到计算机辅助的制造系统84，并且计算机辅助的制造系统84根据来自计算机80的数字模型制造可移除牙科器具。
然而，即使在用于患者的可移除牙科器具的尺寸和形状经由计算机80的用户界面82呈现给用户的示例中，在用户批准之后，计算机80也将可移除牙科器具的数字模型发送到计算机辅助的制造系统84(1608)，并且计算机辅助的制造系统84根据来自计算机80的数字模型制造可移除牙科器具(1610)。
在一些示例中，计算机辅助的制造系统84可包括3d打印机。形成器具主体(例如，器具主体102、202、302、402、502、602、702、802、902、1002和1102)可包括利用3d打印机打印多个壳体(例如，壳体104、204、304、404、504、604、704、804、904、1004和1104)中的至少一个、至少一个可弯曲翼片(例如，可弯曲翼片108c、208、308a、308b、408d、418d、508a、508b、608a、608b、608c、608d、708a、708b、708c、708d、808a、808b、808c、908a、908b、1008、1008a和1108b)、至少一个加强结构(例如，加强结构1005或1105)的表面等。在其他示例中，形成器具主体可以包括利用3d打印机打印患者牙齿(例如，牙齿103)的表示，在患者牙齿的该表示上热成形器具主体，以及修整多余的材料(任选地由cnc或机器人机械例如端铣刀或激光切割器自动地进行)以形成多个壳体、至少一个可弯曲翼片、至少一个加强结构等。患者牙齿的表示可以包括凸起的表面，以促进在热成形和修整的器具主体中形成多个壳体中的至少一个、至少一个可弯曲翼片、至少一个加强结构等。
图16的技术可用于设计和制造一组有序的可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具。例如，该组有序的可移除牙科器具22中的每个可移除牙科器具可被构造成增量地重新定位患者的牙齿。这样，该组有序的可移除牙科器具22可被构造成比该组可移除牙科器具22内的可移除牙科器具中的任一个更大程度地重新定位患者的牙齿。此类一组有序的可移除牙科器具22可具体地被构造成当患者的该组有序的可移除牙科器具22中的可移除牙科器具被患者依次佩戴时，将患者的所述一颗或多颗牙齿从其初始位置增量地重新定位到期望位置。
在一些示例中，相对于图16所述的技术可体现在计算机可读存储介质内，该计算机可读存储介质诸如计算机50、计算机80或两者的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可存储计算机可执行指令，该计算机可执行指令在被执行时将处理器配置为执行相对于图16所述的技术。
在设计该组可移除牙科器具22之后，制造设施20根据数字牙科解剖结构数据16和处方数据18制作该组可移除牙科器具22(1610)。可移除牙科器具22的构造可包括3d打印、热成型、注塑、失蜡铸造、5轴铣削、激光切割、塑料和金属混合制造技术例如按扣配合和重叠注塑、以及其他制造技术。
图17是示出使用一组有序的可移除牙科器具进行的治疗的逐次迭代的流程图1700。该组有序的可移除牙科器具被构造用于重新定位患者的一颗或多颗牙齿。在一些示例中，该组有序的可移除牙科器具可包括可移除牙科器具100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000和1100中的至少一个。
治疗始于第一治疗迭代(1702)。在第一治疗迭代开始时，患者的牙齿处于如止动状态x所表示的其初始位置处(1704)。例如，如以上相对于图12所述，对患者的牙齿进行扫描以促进设计该组有序的可移除牙科器具(1706)。根据对患者牙齿的扫描，计算机例如计算机50确定该有序组中可移除牙科器具的至少一种，例如两种不同形状和尺寸：第一设置xa1708a和第二设置xb1708b。用于创建患者牙齿的数字模型的示例性技术在授予cinader等人的标题为“methodsofpreparingavirtualdentitionmodelandfabricatingadentalretainertherefrom”(制备虚拟牙列模型并且由此制作牙科保持器的方法)并且于2014年5月27日颁发的美国专利8,738,165中有所描述。美国专利8,738,165全文以引用方式并入本文。计算机可以通过首先调整患者牙齿的数字模型以创建在治疗之后患者牙齿的期望位置的模型，从而确定第一设置xa1708a和第二设置xb1708b。然后，计算机可基于将患者的牙齿从初始位置移动到其期望位置所需的时间和力来创建该有序组中可移除牙科器具的形状和尺寸。例如，计算机模型可以调整该有序组中的可移除牙科器具的多个壳体中的至少一个、至少一个可弯曲翼片、至少一个加强结构等的厚度、位置、形状和尺寸，以产生将患者的牙齿从初始位置移动到期望位置所需的力。由该有序组中的可移除牙科器具施加的建模力还可基于患者牙齿在治疗期间的增量位置移动。这样，计算机可以根据在治疗期间患者佩戴该有序组中的可移除牙科器具时施加在牙齿的预测位置中的牙齿上的预期力来设计该有序组中的每个可移除牙科器具。
在一些示例中，可以使用第一设置xa1708a和第二设置xb1708b中的每一个制造该组可移除牙科器具中的至少一个(诸如三个)不同的可移除牙科器具，以生产该组可移除牙科器具中的至少两个(诸如六个)可移除牙科器具。例如，第一设置xa1708a可以用于制造第一可移除牙科器具(rda)xa，软1710a、第二rdaxa，中1710b和第三rdaxa，硬1710c。第二设置xb1708b可以用于制造第四rdaxb，软1710d、第五rdaxb，中1710e和第六rdaxb，硬1710f。第一、第二和第三rda1710a至1710c可以具有基本上相同的形状和尺寸，但是可以包括具有不同刚度特性的材料。例如，第二和第三rda1710b和1710c可以具有比第一rda1710a更高的刚度特性，并且第三rda1710c可以具有比第二rda1710b更高的刚度特性。类似地，第四、第五和第六rda1710d至1710f可以具有基本上相同的形状和尺寸，但是包括具有不同刚度特性的材料。在一些示例中，第一rda1710a可以具有与第四rda1710d相同的刚度特性，例如相对柔软的聚合材料。类似地，第二rda1710b可具有与第五rda1710e相同的刚度特性，诸如比第一rda1710a刚度相对更高的聚合物材料。同样，第三rda1710c可以具有与第六rda1710f相同的刚度特性，诸如比第二rda1710b刚度相对更高的聚合物材料。
该组有序的可移除牙科器具中的rda1710a至1710f可被患者随时间依次佩戴。例如，该组有序的可移除牙科器具中的rda1710a至1710f中的每一个的佩戴时间可介于约1周至约6周之间，诸如介于约2周至约4周之间，或约3周。在使用可移除rda1710a至1710f的治疗计划之后，患者的牙齿可处于如牙列状态x 1所表示的第一治疗迭代的最终位置处(1712)。
一旦患者的牙齿处于或接近牙列状态x 1，患者可回到临床医生处，临床医生可评估第一治疗迭代的结果(1714)。如果第一治疗迭代得到患者牙齿的可接受的最终位置，则治疗可以结束(1716)。然而，如果第一治疗迭代未得到患者牙齿的可接受的最终位置，则可执行一个或多个附加的治疗迭代。为了开始下一个治疗迭代，临床医生可对患者的牙齿进行另一次扫描以促进设计随后的一组有序的可移除牙科器具(1706)。在一些示例中，第一治疗迭代的结果的评估可包括对患者的牙齿进行另一次扫描，在这种情况下，开始下一个治疗迭代可仅涉及将患者牙齿的数字模型转发到制造设施以使得可基于患者牙齿的新位置为患者制造另一组有序的可移除牙科器具。在其他示例中，可使用新获取的扫描来在临床医生的设施中创建可移除牙科器具的一个或多个迭代。
图17的技术表示一个具体示例，可以在本公开的实质内对图17的技术进行多种修改。例如，该组有序的可移除牙科器具可包括多于或少于六个的可移除牙科器具。作为另一个示例，该组有序的可移除牙科器具中的每个可移除牙科器具可具有唯一的形状和尺寸，并且该组有序的可移除牙科器具中的每个可移除牙科器具可由具有基本上相同或相似的刚度特性的材料制成。
实施例
实施例1：图18a和图18b示出可移除牙科器具的建模的弹簧构件的方向变形图1800和等效应力图1810。可移除牙科器具可以与图1所示的可移除牙科器具100中的至少一个相同或基本上相似。为了建模的目的，可弯曲翼片108c在铰链轴110c处的宽度为3.0毫米，可弯曲翼片108c的厚度为0.625毫米。从铰链轴110c到可弯曲翼片108c的最大齿龈部分的可弯曲翼片108c的长度为4.5毫米，并且从旋转轴116c到可弯曲翼片108c的最大齿龈部分的距离为5.0毫米。器具主体102的材料被建模为duran(可购自scheudental,iserlohn,germany)，其具有大约2200mpa的弹性模量。将力108c建模为围绕旋转轴116c施加的力矩。假定牙齿103c的牙冠(切缘)是固定的。通过固定牙冠103c，可弯曲翼片被建模为具有固定铰链轴1804和自由端1806的翼片1802。
力107c被建模为例如当可弯曲翼片108c通过牙齿103c而变形到牙齿103c的初始位置时的240克力(2.35牛顿)的初始力，以及例如当可弯曲翼片108c通过牙齿103c而变形到牙齿103c的期望位置时的120克力(1.18牛顿)的力107c。最大应变为2.56％。可弯曲翼片108c的最大位移(δ)计算如下
其中p是由可弯曲翼片108c对牙齿103c施加的力107c(例如240克力和120克力)，l是可弯曲翼片108c距铰链轴110c的长度(例如，长度为4.5毫米)，e是器具主体材料的弹性模量(例如2200mpa)，并且
其中b是可弯曲翼片108c的宽度(例如3.0毫米)，并且h是可弯曲翼片108c的高度或厚度(例如0.625毫米)。对于240克力的力107c，最大位移被确定为约0.53毫米。对于120克力的力107c，最大位移被确定为约0.27毫米。假定120克力是引起齿槽骨重塑的最小力，则建模的弹簧构件可使牙齿103c移动约0.26毫米。
如图18a所示，梁1802响应于240克力107c的变形是从固定铰链轴1804处的最小值到自由端1806处的最大值的梯度增加。如图18b所示，在梁1702上形成应力梯度，在固定铰链轴1804处具有最大值，并且在自由端1806附近具有最小值。图18a和图18b的示例示出具有可弯曲翼片的可移除牙科器具可以导致牙齿的移动(例如，经由通过自由端1806的变形传递的力)，其中围绕牙齿的壳体(例如，包括靠近固定铰链端1804)的变形减小。如上所述，减小壳体中的变形和应变可以增加壳体与相应牙齿的接合并改善对牙齿移动的控制。
图19示出图18的建模的可弯曲翼片的变形距离-力图。如图19所示，对于图18中所示的特定几何形状，变形距离和力基本上是线性相关的。在一些示例中，可以实现更连续的力递送，例如，更平坦的响应曲线。例如，通过改变梁横截面沿其长度l的惯性矩i，梁可以有效地分成两个长度，每个长度具有其自身的弯曲力矩。弯曲力矩加在一起形成非线性响应曲线，该非线性响应曲线可被选择以产生更平坦的响应曲线。更平坦的响应曲线可以导致在变形距离-力曲线的至少某个范围内更恒定的力递送。
已描述了各种示例。这些示例以及其他示例均在如下权利要求书的范围内。
1.一种可移除牙科器具，包括：
器具主体，所述器具主体被构造成至少部分地围绕患者的多颗牙齿，所述器具主体限定壳体，所述壳体被构造成接纳处于初始位置的所述多颗牙齿中的牙齿；以及
可弯曲翼片，所述可弯曲翼片与所述器具主体一体形成以从所述壳体的铰链轴延伸，
其中所述可弯曲翼片被构造成当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时向所述牙齿施加力，以引起所述牙齿朝向期望位置移动。
2.根据权利要求1所述的可移除牙科器具，其中所述可移除牙科器具包括矫治器托盘。
3.根据权利要求1或2所述的可移除牙科器具，
其中所述壳体包括表面，所述表面限定位于所述壳体内部并且被成形为在所述期望位置接纳所述牙齿的空隙，并且
其中所述可弯曲翼片被构造成向所述牙齿的与所述空隙相反的一侧施加力，以引起所述牙齿朝向所述空隙移动。
4.根据权利要求3所述的可移除牙科器具，
其中所述壳体的所述表面进一步限定所述空隙的第二部分，
其中所述可移除牙科器具还包括与所述器具主体一体形成以从所述壳体的第二铰链轴延伸的第二可弯曲翼片，并且
其中所述第二可弯曲翼片被构造成向所述牙齿的与所述空隙的所述第二部分相反的第二侧施加第二力，以引起所述牙齿朝向所述空隙的所述第二部分移动。
5.根据权利要求4所述的可移除牙科器具，其中所述可弯曲翼片和所述第二可弯曲翼片被定位在所述壳体的同一侧上。
6.根据权利要求4所述的可移除牙科器具，其中所述可弯曲翼片和所述第二可弯曲翼片被定位在所述壳体的相对侧上。
7.根据权利要求6所述的可移除牙科器具，其中所述可弯曲翼片相对于所述第二可弯曲翼片定位以产生力偶。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的可移除牙科器具，
其中所述可弯曲翼片的静止位置在所述牙齿的所述期望位置内凸到由所述牙齿限定的空间中，并且
其中当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时，所述可弯曲翼片移位到变形位置以产生所述力。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的可移除牙科器具，其中所述可弯曲翼片的形状被选择为用于控制所述力的量和方向。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的可移除牙科器具，其中所述器具主体还包括在所述可弯曲翼片上或附近的加强结构。
11.根据权利要求10所述的可移除牙科器具，其中所述加强结构被构造成增加所述可弯曲翼片的至少一部分的刚度。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的可移除牙科器具，其中所述可弯曲翼片包括被构造成接触所述牙齿的表面的突出部。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的可移除牙科器具，其中所述器具主体限定与所述铰链轴相邻的至少一个应力集中减小区域。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的可移除牙科器具，其中所述器具主体包含单一生物相容性聚合物材料。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的可移除牙科器具，其中所述器具主体包含三维打印的生物相容性聚合物材料。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的可移除牙科器具，其中所述器具主体限定翼片边界区域，所述翼片边界区域从所述可弯曲翼片的第一端点延伸到所述可弯曲翼片的第二端点。
17.根据权利要求16所述的可移除牙科器具，其中所述翼片边界区域包括所述器具主体的切口、弹性体聚合物或弧形位移中的至少一者。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的可移除牙科器具，其中所述可弯曲翼片被构造成当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时向附连到所述牙齿的附接件施加力，以引起所述牙齿朝向期望位置移动。
19.一种系统，包括：
一组有序的可移除牙科器具，所述一组有序的可移除牙科器具被构造用于重新定位患者的一颗或多颗牙齿，所述一组可移除牙科器具中的至少一个可移除牙科器具包括：
器具主体，所述器具主体被构造成至少部分地围绕患者的多颗牙齿，所述器具主体限定壳体，所述壳体被构造成接纳处于初始位置的所述多颗牙齿中的牙齿；以及
可弯曲翼片，所述可弯曲翼片与所述器具主体一体形成以从所述壳体的铰链轴延伸，
其中所述可弯曲翼片被构造成当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时向所述牙齿施加力，以引起所述牙齿朝向期望位置移动。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述一组可移除牙科器具中的每个可移除牙科器具包括矫治器托盘。
21.根据权利要求19或20所述的系统，
其中所述壳体包括表面，所述表面限定位于所述壳体内部并且被成形为在所述期望位置接纳所述牙齿的空隙，并且
其中所述可弯曲翼片被构造成向所述牙齿的与所述空隙相反的一侧施加力，以引起所述牙齿朝向所述空隙移动。
22.根据权利要求21所述的系统，
其中所述壳体的所述表面进一步限定所述空隙的第二部分，
其中所述可移除牙科器具还包括与所述器具主体一体形成以从所述壳体的第二铰链轴延伸的第二可弯曲翼片，并且
其中所述第二可弯曲翼片被构造成向所述牙齿的与所述空隙的所述第二部分相反的第二侧施加第二力，以引起所述牙齿朝向所述空隙的所述第二部分移动。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述可弯曲翼片和所述第二可弯曲翼片被定位在所述壳体的同一侧上。
24.根据权利要求22所述的系统，其中所述可弯曲翼片和所述第二可弯曲翼片被定位在所述壳体的相对侧上。
25.根据权利要求24所述的系统，其中所述可弯曲翼片相对于所述第二可弯曲翼片定位以产生力偶。
26.根据权利要求19至25中任一项所述的系统，
其中所述可弯曲翼片的静止位置在所述牙齿的所述期望位置内凸到由所述牙齿限定的空间中，并且
其中当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时，所述可弯曲翼片移位到变形位置以产生所述力。
27.根据权利要求19至26中任一项所述的系统，其中所述可弯曲翼片的形状被选择为用于控制所述力的量和方向。
28.根据权利要求19至27中任一项所述的系统，其中所述器具主体还包括在所述可弯曲翼片上或附近的加强结构。
29.根据权利要求28所述的系统，其中所述加强结构被构造成增加所述器具主体的至少一部分的刚度。
30.根据权利要求19至29中任一项所述的系统，其中所述可弯曲翼片包括被构造成接触所述牙齿的表面的突出部。
31.根据权利要求19至30中任一项所述的系统，其中所述器具主体限定与所述铰链轴相邻的至少一个应力集中减小区域。
32.根据权利要求19至31中任一项所述的系统，其中所述器具主体包含单一生物相容性聚合物材料。
33.根据权利要求19至32中任一项所述的系统，其中所述生物相容性聚合物材料包括三维打印的生物相容性聚合物材料。
34.根据权利要求19至33中任一项所述的系统，其中所述器具主体限定翼片边界区域，所述翼片边界区域从所述可弯曲翼片的第一端点延伸到所述可弯曲翼片的第二端点。
35.根据权利要求34所述的系统，其中所述翼片边界区域包括所述器具主体的切口、弹性体聚合物或弧形位移中的至少一者。
36.根据权利要求19至35中任一项所述的系统，其中所述可弯曲翼片被构造成当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时向附连到所述牙齿的附接件施加力，以引起所述牙齿朝向期望位置移动。
37.一种方法，包括：
形成患者的牙科解剖结构的模型；以及
基于所述模型形成可移除牙科器具，所述可移除牙科器具包括：
器具主体，所述器具主体被构造成至少部分地围绕患者的多颗牙齿，所述器具主体限定壳体，所述壳体被构造成接纳处于初始位置的所述多颗牙齿中的牙齿；以及
可弯曲翼片，所述可弯曲翼片与所述器具主体一体形成以从所述壳体的铰链轴延伸，
其中所述可弯曲翼片被构造成当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时向所述牙齿施加力，以引起所述牙齿朝向期望位置移动。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述可移除牙科器具包括矫治器托盘。
39.根据权利要求37或38所述的方法，
其中形成所述可移除牙科器具还包括形成所述壳体的表面，所述表面限定位于所述壳体内部并且被成形为在所述期望位置接纳所述牙齿的空隙，并且
其中所述可弯曲翼片被构造成向所述牙齿的与所述空隙相反的一侧施加力，以引起所述牙齿朝向所述空隙移动。
40.根据权利要求39所述的方法，
其中所述壳体的所述表面进一步限定所述空隙的第二部分，
其中所述可移除牙科器具还包括与所述器具主体一体形成以从所述壳体的第二铰链轴延伸的第二可弯曲翼片，并且
其中所述第二可弯曲翼片被构造成向所述牙齿的与所述空隙的所述第二部分相反的第二侧施加第二力，以引起所述牙齿朝向所述空隙的所述第二部分移动。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述可弯曲翼片和所述第二可弯曲翼片被定位在所述壳体的同一侧上。
42.根据权利要求40所述的方法，其中所述可弯曲翼片和所述第二可弯曲翼片被定位在所述壳体的相对侧上。
43.根据权利要求42所述的方法，其中所述可弯曲翼片相对于所述第二可弯曲翼片定位以产生力偶。
44.根据权利要求37至43中任一项所述的方法，
其中所述可弯曲翼片的静止位置在所述牙齿的所述期望位置内凸到由所述牙齿限定的空间中，并且
其中当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时，所述可弯曲翼片移位到变形位置以产生所述力。
45.根据权利要求37至44中任一项所述的方法，其中所述可弯曲翼片的形状被选择为用于控制所述力的量和方向。
46.根据权利要求37至45中任一项所述的方法，其中形成所述可移除牙科器具还包括形成在所述可弯曲翼片上或附近的加强结构。
47.根据权利要求46所述的方法，其中所述加强结构被构造成增加所述可弯曲翼片的至少一部分的刚度。
48.根据权利要求37至47中任一项所述的方法，其中形成所述可移除牙科器具还包括形成所述可弯曲翼片上的突出部，其中所述突出部被构造成接触所述牙齿的表面。
49.根据权利要求37至48中任一项所述的方法，其中形成所述可移除牙科器具还包括形成与所述铰链轴相邻的至少一个应力集中减小区域。
50.根据权利要求37至49中任一项所述的方法，其中所述器具主体包含单一生物相容性聚合物材料。
51.根据权利要求37至50中任一项所述的方法，其中所述生物相容性聚合物材料包括三维打印的生物相容性聚合物材料。
52.根据权利要求37至51中任一项所述的方法，其中所述器具主体限定翼片边界区域，所述翼片边界区域从所述可弯曲翼片的第一端点延伸到所述可弯曲翼片的第二端点。
53.根据权利要求52所述的方法，其中所述翼片边界区域包括所述器具主体的切口、弹性体聚合物或弧形位移中的至少一者。
54.根据权利要求37至53中任一项所述的方法，其中所述可弯曲翼片被构造成当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时向附连到所述牙齿的附接件施加力，以引起所述牙齿朝向期望位置移动。
55.一种方法，包括：
通过计算装置接收患者的三维(3d)牙科解剖结构的数字表示，所述牙科解剖结构提供所述患者的多颗牙齿的初始位置；
通过所述计算装置确定可移除牙科器具的尺寸和形状，所述可移除牙科器具包括：
器具主体，所述器具主体被构造成至少部分地围绕患者的多颗牙齿，所述器具主体限定壳体，所述壳体被构造成接纳处于初始位置的所述多颗牙齿中的牙齿；以及
可弯曲翼片，所述可弯曲翼片与所述器具主体一体形成以从所述壳体的铰链轴延伸，
其中所述可弯曲翼片被构造成当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时向所述牙齿施加力，以引起所述牙齿朝向期望位置移动，
其中所述尺寸和形状被构造成，当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时，将所述患者的所述一颗或多颗牙齿从初始位置重新定位到期望位置，并且其中所述尺寸和形状包括：
所述壳体的位置、尺寸和形状；
所述可弯曲翼片的位置、尺寸和形状；以及
通过所述计算装置将所述可移除牙科器具的表示传输到计算机辅助的制造系统。
56.根据权利要求55所述的方法，其中所述可移除牙科器具包括矫治器托盘。
57.根据权利要求55或56所述的方法，其中所述患者的所述三维(3d)牙科解剖结构还包括牙根、齿龈、牙周韧带(pdl)、齿槽骨或皮质骨中的至少一部分。
58.根据权利要求55至57中任一项所述的方法，其中通过所述计算装置确定所述可移除牙科器具的尺寸和形状包括接受来自用户的输入，其中所述输入影响所述尺寸和形状中的至少一者。
59.根据权利要求55至58中任一项所述的方法，其中通过所述计算装置确定所述可移除牙科器具的尺寸和形状包括自动确定所述尺寸和形状中的至少一者。
60.根据权利要求55至59中任一项所述的方法，其中通过所述计算装置确定所述可移除牙科器具的尺寸和形状包括将所述可移除牙科器具的表示呈现给用户以供查看。
61.根据权利要求55至60中任一项所述的方法，其中传输所述可移除牙科器具的所述表示包括：将所述可移除牙科器具的数字模型从所述计算装置发送到所述计算机辅助的制造系统，以及根据来自所述计算装置的所述数字模型用所述计算机辅助的制造系统制造所述可移除牙科器具的至少一部分。
62.根据权利要求61所述的方法，其中所述计算机辅助的制造系统包括3d打印机，并且所述可移除牙科器具的至少一部分使用所述3d打印机形成。
63.根据权利要求55至62中任一项所述的方法，
其中所述方法还包括：通过所述计算装置确定用于所述患者的一组有序的可移除牙科器具中的每一个的尺寸和形状，所述可移除牙科器具为用于所述患者的所述一组有序的可移除牙科器具中的一个，
其中所述一组有序的可移除牙科器具中的每个可移除牙科器具被构造成将所述患者的所述牙齿增量地重新定位到与所述一组可移除牙科器具内较早的可移除牙科器具中的任一个相比前进更多的位置。
64.根据权利要求55至63中任一项所述的方法，其中通过所述计算装置确定所述可移除牙科器具的尺寸和形状包括：根据一组预定义的设计约束，通过所述计算装置选择所述可移除牙科器具的所述尺寸和形状，所述一组预定义的设计约束包括由以下项组成的组中的一者或多者：
当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时，施加到所述患者的所述一颗或多颗牙齿或所述可弯曲翼片的最小局部力和最大局部力；
当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时，施加到所述患者的所述一颗或多颗牙齿或所述可弯曲翼片的最小旋转力和最大旋转力；
当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时，施加到所述患者的所述一颗或多颗牙齿或所述可弯曲翼片的最小平移力和最大平移力；
当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时，施加到所述患者的所述一颗或多颗牙齿或所述可弯曲翼片的最小总力和最大总力；以及
当被所述患者佩戴时施加到所述可移除牙科器具的最小应变和最大应变。
65.根据权利要求55至64中任一项所述的方法，还包括通过所述计算装置选择所述可移除牙科器具的材料。
66.根据权利要求55至65中任一项所述的方法，其中通过所述计算装置确定所述可移除牙科器具的尺寸和形状包括：选择所述器具主体的至少一部分的厚度以便提供一定刚度，所述刚度适合当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时将所述患者的所述一颗或多颗牙齿从其初始位置重新定位到调整位置。
67.根据权利要求55至66中任一项所述的方法，
其中通过所述计算装置确定所述可移除牙科器具的尺寸和形状包括：修改所述患者的一颗或多颗牙齿的所述初始位置，以产生经修改的牙科解剖结构，
其中所述经修改的牙科解剖结构表示与所述患者的所述一颗或多颗牙齿的所述初始位置相比对所述患者的所述一颗或多颗牙齿进行的增量重新定位，并且
其中所述可移除牙科器具的所述尺寸和形状符合所述经修改的牙科解剖结构。
68.根据权利要求55至67中任一项所述的方法，
其中所述可移除牙科器具的所述尺寸和形状包括所述壳体的表面的位置、尺寸和形状，所述表面限定位于所述壳体内部并且被成形为在所述期望位置接纳所述牙齿的空隙，并且
其中所述可弯曲翼片被构造成向所述牙齿的与所述空隙相反的一侧施加力，以引起所述牙齿朝向所述空隙移动。
69.根据权利要求68所述的方法，
其中所述壳体的所述表面进一步限定所述空隙的第二部分，
其中所述可移除牙科器具还包括与所述器具主体一体形成以从所述壳体的第二铰链轴延伸的第二可弯曲翼片，并且
其中所述第二可弯曲翼片被构造成向所述牙齿的与所述空隙的所述第二部分相反的第二侧施加第二力，以引起所述牙齿朝向所述空隙的所述第二部分移动。
70.根据权利要求55至69中任一项所述的方法，
其中所述可移除牙科器具的所述尺寸和形状包括处于静止位置的所述可弯曲翼片的位置、尺寸和形状，
其中所述可弯曲翼片的所述静止位置在所述牙齿的所述期望位置内凸到由所述牙齿限定的空间中，并且
其中当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时，所述可弯曲翼片移位到变形位置以产生所述力。
71.根据权利要求55至70中任一项所述的方法，其中所述可移除牙科器具的所述尺寸和形状包括在所述可弯曲翼片上或附近的加强结构的位置、尺寸和形状。
72.根据权利要求55至71中任一项所述的方法，其中所述可移除牙科器具的所述尺寸和形状包括与所述铰链轴相邻的至少一个应力集中减小区域的位置、尺寸和形状。
73.根据权利要求55至72中任一项所述的方法，
其中所述可移除牙科器具的所述尺寸和形状包括从所述可弯曲翼片的第一端点延伸到所述可弯曲翼片的第二端点的翼片边界区域的位置、尺寸和形状，并且
其中所述翼片边界区域包括所述器具主体的切口、弹性体聚合物或弧形位移中的至少一者。
74.根据权利要求55至73中任一项所述的方法，
其中所述可移除牙科器具的所述尺寸和形状包括附连到所述牙齿的附接件的位置、尺寸和形状，并且
其中所述可弯曲翼片被构造成当所述可移除牙科器具被所述患者佩戴时向所述附接件施加力，以引起所述牙齿朝向期望位置移动。
75.根据权利要求55至74中任一项所述的方法，其中所述计算装置包括经由一个或多个计算机网络在操作上连接的多个计算装置。
76.一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机系统可执行指令，所述计算机系统可执行指令在被执行时将处理器配置为执行根据权利要求55至75中任一项所述的方法。
技术总结